10月4日,2022年諾貝爾物理學獎重磅揭曉!

瑞典皇家科學院宣佈,將2022年諾貝爾物理學獎授予阿蘭·阿斯佩克特(Alain Aspect)、約翰·克勞瑟(John F. Clauser)和安東·澤林格(Anton Zeilinger),以表彰他們“用糾纏光子進行的實驗,建立了貝爾不等式的違反,並開創了量子信息科學。”

值得注意的是,三位獲獎者中的安東·澤林格(Anton Zeilinger)教授,是中國科學院院士、國盾量子創始人潘建偉的導師。澤林格教授曾這樣評價中國近年來在量子技術方面的研究成果:“潘建偉與他的團隊建立起來的成就令人矚目,而且得到了中國政府的大力支持。與西歐任何一個國家相比,對這些項目的運作都更加系統化。”

“一種新的量子技術正在出現”

諾貝爾獎官方表示,阿蘭·阿斯佩克特、約翰·克勞瑟和安東·澤林格通過開創性的實驗,展示了研究和控制糾纏態粒子的潛力。一堆相互糾纏的粒子,哪怕它們相隔很遠的距離,無法相互影響,也能決定對方會發生的變化。

三位獲獎者對相關實驗工具的開發,爲量子技術的新時代奠定了基礎,爲基於量子信息的新技術掃清了道路,讓不可思議的量子力學效應找到了實際的應用,並造就了一個龐大的研究領域,包括量子計算機、量子網絡和安全的量子加密通信。促成這一發展的關鍵因素之一在於,量子力學允許兩個或多個粒子以所謂的糾纏狀態存在,發生在糾纏對中的一個粒子上的事情,決定了發生在另一個粒子上的事情。

時間回到20世紀60年代,約翰·貝爾曾提出了以他名字命名的數學不等式:如果存在隱藏變量,大量測量結果之間的相關性將永遠不會超過某個值。然而,量子力學預言,某種類型的實驗將違反貝爾不等式,從而導致比其他方式更強的相關性。

約翰·克勞瑟發展了約翰·貝爾的想法,並設計了一個實際的實驗來支持量子力學,這意味着量子力學不能被一個使用隱藏變量的理論所取代;在克勞瑟的實驗之後,仍然存在一些漏洞,阿蘭·阿斯佩克特繼續發展了這個實驗,他在糾纏對離開其源頭後,切換了測量設置,因此當它們被髮射時,之前存在的設置不會影響其結果,彌補了一個重要的漏洞;此後,利用系列實驗和巧妙的工具設置,安東·澤林格開始使用糾纏的量子態,其研究小組已經證明了一種叫作量子傳送的現象,這使得粒子間的量子態轉移成爲可能。

從約翰·克勞瑟到安東·澤林格,雖然他們仍然是以探索量子力學的本質爲目的,但正是由於他們在實驗技術上的探索——如何更方便、更有效地製造量子糾纏,使量子的糾纏性質逐漸被認識到,並且與信息傳播發生了聯繫。

瑞典皇家科學院表示,他們的工作爲量子技術的新時代奠定了基礎。“越來越明顯的是,一種新的量子技術正在出現。我們可以看到,獲獎者對糾纏態的研究非常重要,甚至超越瞭解釋量子力學的基本問題。”諾貝爾物理學獎委員會主席安德斯·伊爾貝克說。

此外,今年的諾貝爾物理學獎的獎金爲1000萬瑞典克朗,按當前匯率,約合650萬元人民幣,由獲獎者平分。

其中一位是潘建偉的導師

可以說,三位科學家是量子信息領域的第一代開創者。此前,三位教授已經在2010年獲得沃爾夫物理學獎,表彰他們在量子糾纏領域的成就,爲量子通信和量子計算等量子信息技術建立了基礎。

阿蘭·阿斯佩克特於1947年出生於法國,1983年在法國奧賽巴黎南部大學獲得博士學位,目前擔任法國巴黎薩克萊大學和巴黎綜合理工學院教授。2015年,他被選爲英國皇家學會外籍會員時,英國皇家學會對他的成就有如下介紹:“阿斯佩第一個在實驗演示中排除測量站之間的超光速通信,讓量子力學使可分離的隱變量理論失效,也第一個在實驗上演示了單光子的波粒二象性。”

約翰·克勞瑟於1942年出生於美國,1964年獲得了加州理工學院物理學學士學位,兩年後獲得物理學碩士學位,並最終在1969年獲得了哥倫比亞大學物理學博士學位。1972年,他與Stuart Freedman合作,對CHSH-Bell定理預測進行了第一次實驗測試,這是世界上第一次觀察到量子糾纏,也是第一次對違反貝爾不等式的實驗觀察。

安東·澤林格於1945年出生於奧地利,目前擔任維也納大學物理學名譽教授,奧地利科學院量子光學與量子信息研究所高級科學家。他是一位量子物理學家,正如英國的物理研究所首屆艾薩克·牛頓獎章所述,Zeilinger “對量子物理學基礎概念和實驗方面做出了開創性的貢獻,這些已成爲快速發展的量子信息領域的基石”。

值得一提的是,上述三位獲獎者中的安東·澤林格教授,是中國科學院院士、國盾量子創始人潘建偉在奧地利留學時的導師。

潘建偉是國內量子信息科學領軍人物,在他的帶領下,中國發射了“墨子號”人類第一顆量子科學實驗衛星,並基於墨子號展開了量子密鑰分發、千公里級量子糾纏分發檢驗貝爾不等式、量子隱形傳態等實驗,獲得了圓滿成功。

作爲潘建偉的博士生導師,澤林格教授曾這樣評價中國近年來在量子技術方面的研究成果:“潘建偉與他的團隊建立起來的成就令人矚目,而且得到了中國政府的大力支持。與西歐任何一個國家相比,對這些項目的運作都更加系統化。”

量子概念股要火?

作爲科技領域的細分賽道,據Wind數據統計,A股約有近30只量子概念股,包括科華數據亨通光電、中天科技、中科曙光神州信息等,但近期整體表現一般,中證量子通信指數(930852)今年以來下跌了26.94%。

在A股,國盾量子有着“量子通信第一股”之稱,其在2009年由潘建偉等人創辦,2020年7月9日在科創板上市,上市首日漲幅便高達923.91%,創出科創板上市第一天漲幅紀錄,足見市場對於量子通信行業的熱忱。

但在2020年7月15日觸及495.71元/股高點後,國盾量子的股價便開始了持續回調,截至2022年9月30日,其最新股價報收84.67元/股,相比最高點已經跌去約八成。

除國盾量子外,在成份股區間漲跌排行榜中,中天科技的表現高居榜首,今年以來上漲了33.09%。該公司是國內光電纜品種最齊全的專業企業、國家級重點高新技術企業,主營光纖通信和電力傳輸。其向中科大上海院捐贈量子保密通信技術研究所需光纖光纜及器件,用於中科大上海研究院的“300公里超長距離量子通信安全密鑰分發實驗”項目。

神州信息則與國盾量子有着緊密的業務合作關係,旗下子公司神州數碼爲國盾量子的客戶,2018年12月向國盾量子採購量子通信設備金額達1.46億元,佔年度營業收入的53.04%。除此之外,神州信息與國盾量子曾在京滬幹線、武合幹線等量子保密通信骨幹網項目,北京、棗莊城域網項目以及央行RCPMIS等建設項目中緊密合作,二者還聯合國翔辰瑞成立了神州國信量子科技有限公司。

關於量子信息技術的探索也一直是學界和業界的熱門議題。2022年7月29日,由2022全球數字經濟大會組委會主辦,中國信息通信研究院和華爲技術有限公司承辦的2022全球數字經濟大會量子信息技術與應用論壇在京舉行。工業和信息化部科技司高技術處處長徐鵬在致辭中指出,量子信息技術可能引發顛覆性創新和變革型應用,將爲信息通信技術演進、數字經濟產業升級注入全新的發展動能。

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