2022年诺贝尔物理学奖量子纠缠
唐安琪烧伤视频2022 年诺贝尔物理学奖授予阿兰·阿斯佩(Alain Aspect)、约翰·克劳泽(John F. Clauser)和安东·塞林格(Anton Zeilinger),表彰他们“用纠缠光子进行实验,确立了贝尔不等式的违背,开创了量子息科学”。
其中,安东·塞林格是中国科大“爱因斯坦讲席教授”,他也是中国量子息领军人物潘建伟在奥地利留学时的博士生导师。塞林格长期关怀中国科大国际合作和人才培养工作,积极推动中奥学术交流。他曾多次做客中国科大“大师论坛”以及“墨子沙龙”活动,鼓励和引领青年学子投身量子科技事业。2020年,安东·塞林格被授予“中国政府友谊奖”。
塞林格做客“墨子沙龙”,给青年学子讲述量子科学与技术(拍摄于2019年)值得一提的是,诺贝尔奖授予量子息科学,中国科学家也做出了重要贡献。早在上世纪90年代,潘建伟就和导师塞林格一起开展量子息实验研究。诺贝尔奖新闻发布会和获奖工作的官方介绍文件中,都大量引用了潘建伟及其团队的成果与贡献。例如,诺奖官方介绍中着重强调了量子隐形传态、纠缠交换的首次实现等工作,而在这一系列工作中,潘建伟都起到了核心作用;诺奖新闻发布会上还重点展示了“墨子号”的工作,正是这些后续优秀工作的推动,量子息从早期的
梦想变为现实,量子息先驱荣获诺奖更众望所归。
ios13测试版量子息科学是正在快速发展的新兴学科。对于一个初生的孩子,他的力量,就是生长的力量。我们有理由期待,量子息科学将给人们带来更多惊喜,而中国科学家也将做出更重要的贡献。
以下文章翻译自诺贝尔奖委员会对获奖工作的官方介绍文件。
量子力学的基础不仅仅是一个理论或哲学问题。利用单粒子系统的特殊性质来构建量子计算机、改进测量、建造量子网络和安全的量子保密通,这些研究和进展正在蓬勃发展之中。
量子纠缠许多应用依赖于量子力学的一个独特性质:允许两个或更多粒子存在于一个共享的状态,无论它们相距多远。这就是所谓的“纠缠”。自从量子力学建立以来,它一直是争论最多的主题之
一,阿尔伯特·爱因斯坦称其为“幽灵般的超距作用”,埃尔温·薛定谔认为这是量子力学最重要的特征。
今年的获奖者对纠缠的量子态进行了探索,他们的实验为目前正在进行的量子技术革命奠定了基础。
远离日常经验当两个粒子处于量子纠缠态时,对其中一个粒子的性质进行测量,无需检测就可以立即知道如果对另一个粒子进行同等测量将会得到什么结果。
如何做好管理初看起来,这也许并无奇怪之处。将粒子看作小球,我们想象这样一个实验:其中的黑球朝一个方向行进,而白球朝相反方向行进。如果观察者接住了一个球、看到它是白的,那么可以立即得知:向另一个方向行进的球是黑的。
而量子力学的奇特之处在于,在被测量之前,量子版本的“小球”没有确定的状态。这就好像两个球都是灰的,直到有人看了其中一个球。这时,这个球就会随机地或者获得两个球的所有黑元素或者显示为白,而另一个球同时变成相反的颜。
无人观看之时,颜是否存在?
量子力学中的纠缠对可以比作一台把相反颜球向相反方向投掷的机器。当鲍勃抓到一个球、看到它是黑的,他立即就可以知道爱丽丝抓到的是白的球。有一种理论,它引入
了隐藏变量,也就是说,这些球一直包含着关于显示什么颜的隐藏息。然而量子力学却说,这些球是灰的,直到有人看它们——这时,随机地,其中一个变成白,另一个变成黑。
入团申请书格式贝尔不等式表明,有一些实验可以区分这些情况。这些实验最终证明了,量子力学的描述是正确的。
今年诺贝尔物理学奖所奖励的研究中,一个重要部分是叫做“贝尔不等式”的理论见解。是量子力学的不确定性,还是具有某种秘密指令(或说隐变量)的另一种理论?贝尔不等式能让我们对其进行区分。实验已经表明,大自然正如量子力学所预测的那样运行。球是灰的,没有秘密息,概率决定了在实验中哪些球变成黑、哪些变成白。
量子力学的最重要资源纠缠的量子态给如何存储、传输和处理息带来了新的可能。
如果纠缠对中的粒子朝相反的方向行进,其中一个粒子以某种方式与第三个粒子相遇而使得它们产生了纠缠,这时有趣的事情发生了。它们会进入一种新的共享状态。第三个粒子失去了其特征,但它原来的性质现在已经转移到了原来纠缠对中现在“落单”的那个粒子上。
将未知量子态从一个粒子转移到另一粒子的这种方式被称作“量子隐形传态”。这类实验由安东·塞林格及其同事在 1997 年首次完成。
值得注意的是,量子隐形传态是将量子息从一个系统转移到另一系统而没有任何损失的唯一方法。想要测量出一个量子系统的所有性质,然后将其传输给接收者来重建整个系统,这是绝对不可能的。这是因为一个量子系统可以同时包含每个性质的多个“版本”,每个版本在测量中都有一定的出现概率。而一旦执行了测量,就只剩下一个版本,即被测量仪器读取的那个。其他的已经消失,不再可能知道它们的任何事情。然而,完全未知的量子性质可以通过量子隐形传态来传输,它将完好无损地出现在另一个粒子上,其代价是在原粒子中消失殆尽。
帝国时代2hd联机一旦这在实验中被证实,下一步就是使用两个纠缠粒子对。如果每个粒子对中的一个粒子以一种特殊的方式被聚集到一起,那么每个粒子对中未受扰动的那个粒子就会纠缠在一起,尽管它们从未相互接触过。这种纠缠交换在 1998 年由安东·塞林格的研究小组首次证实。
从未相遇的纠缠粒子两对纠缠粒子从不同的源发射出来。每对粒子中的一个粒子(图中的
2 和 3)以一种特殊的方式被聚集到一起、发生纠缠。那么,另外两个粒子(图中的 1 和 4)也被纠缠起来。通过这种方式,两个从未接触过的粒子可以纠缠在一起。
光子(即光的粒子)的纠缠对,可以通过光纤往相反的方向发送,并在量子网络中起到号作用。两对光子对之间的纠缠使得扩展网络节点之间的距离成为可能。光子通过光纤发送的距离是有限制的,因为光子会被吸收或失去其性质。普通的光号可以沿途被放大,但这种方法不适用于纠缠对——放大器必须捕获并测量光,这将破坏纠缠。然而,纠缠交换意味着可以将原始状态发送得更远,从而实现比其他方式更长的传输距离。
从佯谬到不等式这一进展基于多年的发展。它始于令人惊愕的洞察力——量子力学允许一个单一量子系统被分割成彼此分离的各部分,但它们仍然作为一个整体来行动。秋雨绵绵的唯美句子朋友圈
这违背了关于因果和现实本质的所有通常想法。一个事件怎么可能被发生在另一地方的事件影响呢——如果没有接受到来自那里的某种形式的号?号的传播速度不可能超过光速——但在量子力学中,一个扩展系统的不同部分似乎完全没有必要通过号来连接。
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