各自進行糾纏光子實驗 3學者共享物理諾獎/確立可違反貝爾不等式 為量子資訊科學開創先河
美國物理學家柯羅瑟利用糾纏光子實驗,證明可違反貝爾不等式。圖為他1975年在柏克萊實驗室進行研究的畫面。 (美聯社)
〔編譯孫宇青/綜合報導〕瑞典皇家科學院四日公布今年度諾貝爾物理學獎得主,由美國柯羅瑟(John Clauser)、法國艾斯佩特(Alain Aspect)及奧地利吉林哲(Anton Zeilinger)等三位物理學家獲殊榮,表彰他們各自進行糾纏光子(entangled photons)實驗,確立可違反貝爾不等式,為量子資訊科學開創先河。三人將平分一千萬瑞典克朗(約二八七○萬台幣)獎金。
根據瑞典皇家科學院介紹,量子力學涉及廣泛研究領域,包括量子電腦、量子網路、量子加密通訊等,而技術發展的其中一個關鍵在於,了解量子力學如何允許兩個或多個光子(粒子)以糾纏型態(entangled state)存在,這兩個糾纏的光子就算相距多遠,只要一個發生變化,另一個也會呼應變化,有如單一實體。
在一九六○年代,英國科學家貝爾(John Stewart Bell)提出貝爾不等式,認為若存在隱藏變量,大量的測量結果之間的相關性永遠不會超過某個數值。不過,貝爾不等式之後反而成為證明量子力學的工具。
美國物理學家柯羅瑟首先利用糾纏光子實驗,證明可違反貝爾不等式,說明量子力學不能被使用隱藏變量的理論取代。隨後,法國物理學家艾斯佩特透過激發原子的新方法,使它們以更高速率發射糾纏光子,且能在不同的設置之間轉換,使系統不包含任何可能影響結果的訊息,證明糾纏光子的互動不受其來源影響。
最後,吉林哲利用精細的工具對貝爾不等式進行一連串實驗,成功證明量子纏結(quantum entanglement)的重要應用「量子遙傳」(quantum teleportation)現象,亦即在可預測的情況下,利用一個量子影響遠處的另一個量子,為應用量子力學的科技鋪平道路。
諾貝爾物理學獎委員會主席厄巴克(Anders Irback)表示,「一種新型態的量子科技正在興起,三位得主對於量子纏結狀態的研究非常重要,甚至超越對於幾個量子力學基本問題的詮譯。」
2022年諾貝爾物理學獎得主