愛因斯坦“定區論”不成立，量子信息科學成立了，人類打開了量子空間

昨天，瑞典皇家科學院宣佈，將2022年諾貝爾物理學獎授予阿蘭·阿斯佩、約翰·弗朗西斯·克勞澤和安東·塞林格，以表彰他們在量子信息科學研究方面做出的貢獻。他們因對糾纏光子的實驗，確立了對貝爾不等式的違反，開創了量子信息科學。

復旦大學物理系教授李曉鵬解釋說，首先，我們要明白什麼是貝爾不等式？

事情要從兩大物理巨人愛因斯坦和玻爾的一場爭論說起。愛因斯坦曾做了定域論的假設，也就是認爲當A/B粒子相隔無限遠時，對一個粒子的觀測不會對於另一個粒子的狀態有任何的影響。玻爾則認爲，哪怕兩個粒子相距無限遠，對於其中一個粒子的觀測也會影響另一個粒子的狀態——也就是定域論不成立。

直到愛因斯坦去世，都沒人能找到驗證到底定域論是否成立的證明方法，所以也無法論證到底孰是孰非。後來，科學家約翰·貝爾提出了貝爾不等式，可以利用實驗對這個問題進行驗證，從而論證到底是愛因斯坦對還是玻爾對。貝爾的初衷是支持愛因斯坦的，結果，事與願違，經過阿蘭·阿斯佩、約翰·弗朗西斯·克勞澤和安東·塞林格的實驗發現，這個不等式恰恰證明了愛因斯坦定域論不存在，玻爾纔是對的。

一個最基礎的物理研究，給人類打開了一扇窗：尋找一個粒子與另一個粒子關聯的可能性，量子信息科學成立了，人類打開了量子空間。

李曉鵬介紹，量子信息科學，主要是由物理科學與信息科學等多個學科交叉融合在一起所形成的一門新興的科學技術領域。它以量子光學、量子電動力學、量子信息論、量子電子學、以及量子生物學和數學等學科作爲直接的理論基礎，以計算機科學與技術、通信科學與技術、激光科學與技術、光電子科學與技術、空間科學與技術、半導體物理學作爲主要的技術基礎，來研究量子信息的產生、發送、傳遞、接收、提取、識別、處理、控制及其在各相關科學技術領域中的最佳應用。

“我們製作各類量子材料，以證明各種可能性”，李曉鵬介紹，於是，有了量子計算機、量子通信的概念。

光，是最重要的研究。據介紹，光量子信息科學是量子信息科學的核心和關鍵；而在光量子信息科學中，研究並製備各種單模、雙模和多模光場壓縮態以及利用各種雙光子乃至多光子糾纏態來實現量子隱形傳態等等，則是光量子信息科學與技術的核心和關鍵；同時，這也是實現和開通“信息高速公路”的起點和開端。

用發展的眼光看，隨着微納加工、超冷原子量子調控等技術的不斷進步，人類將能夠製備出越來越複雜、功能越來越強大的各種人造量子系統。

量子科學和技術的廣泛應用最終將把人類社會帶入到量子時代，實現更高的工作效率、更安全的數據通信。比如，量子保密，其密碼將無法破譯；而量子計算機的運算能力將是現有計算機的無限倍數。而這一切，皆源於三位科學家最基礎的研究，足見基礎研究的重要性。

2021年，量子信息科學列入中國普通高等學校本科專業目錄的新專業名單。中國高校許多科研人員投身於量子科技基礎研究中。

新民晚報記者 張炯強