愛(ài)因斯坦“定區(qū)論”不成立，量子信息科學成立了，人(rén)類打開(kāi)了量子空(kōng)間(jiān)

         昨天，瑞典皇家(jiā)科學院宣布，将2022年諾貝爾物理(lǐ)學獎授予阿蘭·阿斯佩、約翰·弗朗西斯·克勞澤和(hé)安東·塞林格，以表彰他們在量子信息科學研究方面做(zuò)出的貢獻。他們因對糾纏光子的實驗，确立了對貝爾不等式的違反，開(kāi)創了量子信息科學。

複旦大(dà)學物理(lǐ)系教授李曉鵬解釋說，首先，我們要明(míng)白什麽是貝爾不等式？

事情要從兩大(dà)物理(lǐ)巨人(rén)愛(ài)因斯坦和(hé)玻爾的一場(chǎng)争論說起。愛(ài)因斯坦曾做(zuò)了定域論的假設，也就是認為(wèi)當A/B粒子相隔無限遠時(shí)，對一個(gè)粒子的觀測不會(huì)對于另一個(gè)粒子的狀态有(yǒu)任何的影(yǐng)響。玻爾則認為(wèi)，哪怕兩個(gè)粒子相距無限遠，對于其中一個(gè)粒子的觀測也會(huì)影(yǐng)響另一個(gè)粒子的狀态——也就是定域論不成立。

直到愛(ài)因斯坦去世，都沒人(rén)能找到驗證到底定域論是否成立的證明(míng)方法，所以也無法論證到底孰是孰非。後來(lái)，科學家(jiā)約翰·貝爾提出了貝爾不等式，可(kě)以利用實驗對這個(gè)問題進行(xíng)驗證，從而論證到底是愛(ài)因斯坦對還(hái)是玻爾對。貝爾的初衷是支持愛(ài)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(hé)安東·塞林格的實驗發現，這個(gè)不等式恰恰證明(míng)了愛(ài)因斯坦定域論不存在，玻爾才是對的。

一個(gè)最基礎的物理(lǐ)研究，給人(rén)類打開(kāi)了一扇窗：尋找一個(gè)粒子與另一個(gè)粒子關聯的可(kě)能性，量子信息科學成立了，人(rén)類打開(kāi)了量子空(kōng)間(jiān)。

李曉鵬介紹，量子信息科學，主要是由物理(lǐ)科學與信息科學等多(duō)個(gè)學科交叉融合在一起所形成的一門(mén)新興的科學技(jì)術(shù)領域。它以量子光學、量子電(diàn)動力學、量子信息論、量子電(diàn)子學、以及量子生(shēng)物學和(hé)數(shù)學等學科作(zuò)為(wèi)直接的理(lǐ)論基礎，以計(jì)算(suàn)機科學與技(jì)術(shù)、通(tōng)信科學與技(jì)術(shù)、激光科學與技(jì)術(shù)、光電(diàn)子科學與技(jì)術(shù)、空(kōng)間(jiān)科學與技(jì)術(shù)、半導體(tǐ)物理(lǐ)學作(zuò)為(wèi)主要的技(jì)術(shù)基礎，來(lái)研究量子信息的産生(shēng)、發送、傳遞、接收、提取、識别、處理(lǐ)、控制(zhì)及其在各相關科學技(jì)術(shù)領域中的最佳應用。

“我們制(zhì)作(zuò)各類量子材料，以證明(míng)各種可(kě)能性”，李曉鵬介紹，于是，有(yǒu)了量子計(jì)算(suàn)機、量子通(tōng)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(hé)關鍵；而在光量子信息科學中，研究并制(zhì)備各種單模、雙模和(hé)多(duō)模光場(chǎng)壓縮态以及利用各種雙光子乃至多(duō)光子糾纏态來(lái)實現量子隐形傳态等等，則是光量子信息科學與技(jì)術(shù)的核心和(hé)關鍵；同時(shí)，這也是實現和(hé)開(kāi)通(tōng)“信息高(gāo)速公路”的起點和(hé)開(kāi)端。

用發展的眼光看，随着微納加工、超冷原子量子調控等技(jì)術(shù)的不斷進步，人(rén)類将能夠制(zhì)備出越來(lái)越複雜、功能越來(lái)越強大(dà)的各種人(rén)造量子系統。

量子科學和(hé)技(jì)術(shù)的廣泛應用最終将把人(rén)類社會(huì)帶入到量子時(shí)代，實現更高(gāo)的工作(zuò)效率、更安全的數(shù)據通(tōng)信。比如，量子保密，其密碼将無法破譯；而量子計(jì)算(suàn)機的運算(suàn)能力将是現有(yǒu)計(jì)算(suàn)機的無限倍數(shù)。而這一切，皆源于三位科學家(jiā)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(tōng)高(gāo)等學校(xiào)本科專業目錄的新專業名單。中國高(gāo)校(xiào)許多(duō)科研人(rén)員投身于量子科技(jì)基礎研究中。