2022年的諾貝爾化學(xué)學(xué)獎(jiǎng)?lì)C獎(jiǎng)儀式將永遠(yuǎn)被記住。三位杰出的科學(xué)家，美國(guó)化學(xué)學(xué)家阿蘭·阿斯佩、美國(guó)理論和實(shí)驗(yàn)化學(xué)學(xué)家約翰·克勞瑟，以及德國(guó)化學(xué)學(xué)家安東·塞林格，因其在量子信息領(lǐng)域的杰出貢獻(xiàn)而入選這一佳績(jī)。此次諾貝爾化學(xué)學(xué)獎(jiǎng)的出爐造成了全球的矚目。
但是，要理解這一成就的背后，我們須要回顧一段撲朔迷蒙的科學(xué)歷史。在諾貝爾化學(xué)學(xué)獎(jiǎng)授予之前，曾有一位杰出的科學(xué)家，愛(ài)因斯坦，提出了一種觀點(diǎn)，指責(zé)量子熱學(xué)中的“量子糾纏”現(xiàn)象。
他將之稱為“幽靈般的超距作用”，并一度指責(zé)上帝是否會(huì)擲色子，否定了測(cè)不準(zhǔn)原理。這引起了一場(chǎng)數(shù)學(xué)學(xué)界的爭(zhēng)辯。
但是，在1964年，美國(guó)化學(xué)學(xué)家約翰·貝爾提出了以他名子命名的物理不方程，貝爾不方程。這一不方程提出，假如存在隱藏變量，檢測(cè)結(jié)果之間的相關(guān)性將永遠(yuǎn)不會(huì)超過(guò)某個(gè)值。可是，量子熱學(xué)的預(yù)言是，某種類型的實(shí)驗(yàn)將違背貝爾不方程，造成比其他方法更強(qiáng)的相關(guān)性。
約翰·克勞瑟院長(zhǎng)進(jìn)一步發(fā)展了貝爾的看法，并進(jìn)行了一項(xiàng)實(shí)際的量子糾纏實(shí)驗(yàn)。
他使用鈣原子進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，通過(guò)特殊的光照射，鈣原子可以發(fā)射糾纏光子。之后，他在左側(cè)設(shè)置了一個(gè)濾光片來(lái)檢測(cè)光子的偏振光。經(jīng)過(guò)一系列檢測(cè)，他就能證明它們違背了貝爾不方程。這意味著，量子熱學(xué)不能被一個(gè)使用隱藏變量的理論所代替。
但是，克勞瑟的實(shí)驗(yàn)一直存在一些漏洞。此后，阿蘭·阿斯佩院長(zhǎng)進(jìn)一步建立了這一實(shí)驗(yàn)。他在糾纏粒子離開(kāi)發(fā)射源后，切換了檢測(cè)設(shè)置，因而粒子發(fā)射時(shí)存在的設(shè)置不會(huì)影響到實(shí)驗(yàn)結(jié)果。
這促使實(shí)驗(yàn)愈發(fā)確切，最終證明了量子糾纏的存在。
這三位杰出的科學(xué)家，常年旨在于量子熱學(xué)的研究，最終證明了薛定諤的說(shuō)法是正確的，愛(ài)因斯坦的指責(zé)是錯(cuò)誤的。她們的工作除了令人印象深刻，但是對(duì)于量子信息科學(xué)的發(fā)展具有重要意義。
量子信息科學(xué)的研究涉及到許多領(lǐng)域，包括量子計(jì)算機(jī)、量子網(wǎng)路和安全的量子加密通訊。這一領(lǐng)域早已從理論層面開(kāi)始得到應(yīng)用關(guān)于物理科學(xué)家的故事，比如建造量子計(jì)算機(jī)、改進(jìn)檢測(cè)方式，以及建立量子網(wǎng)路和安全的量子加密通訊等。
但是，雖然取得了巨大的進(jìn)展，目前量子信息科學(xué)一直處于基礎(chǔ)科學(xué)領(lǐng)域，距離產(chǎn)業(yè)化還有一定的距離。其實(shí)早已出現(xiàn)了一些應(yīng)用，例如量子秘鑰分發(fā)關(guān)于物理科學(xué)家的故事，但量子估算等領(lǐng)域離真正的應(yīng)用還有很長(zhǎng)的路要走。
雖然這么，此次諾貝爾化學(xué)學(xué)獎(jiǎng)的獲得者們?yōu)槲覀冋故玖肆孔訜釋W(xué)的高深之處，以及它對(duì)于未來(lái)科學(xué)和技術(shù)的巨大潛力。她們的工作將繼續(xù)激勵(lì)新一代科學(xué)家，促使量子信息科學(xué)領(lǐng)域的發(fā)展。
此次諾貝爾化學(xué)學(xué)獎(jiǎng)的背后，還有一段有趣的故事。
其中，塞林格院長(zhǎng)是中國(guó)科大學(xué)教授、中國(guó)科學(xué)技術(shù)學(xué)院常務(wù)副院長(zhǎng)潘建偉教授的博士導(dǎo)師。潘建偉曾在英國(guó)留學(xué)，并獲得維也納學(xué)院博士學(xué)位。后來(lái)，他歸國(guó)并與塞林格院長(zhǎng)合作，促進(jìn)了中科大團(tuán)隊(duì)和法國(guó)科大學(xué)基于“墨子號(hào)”衛(wèi)星的洲際量子通訊合作研究。這一合作被推選為2018年度國(guó)際數(shù)學(xué)學(xué)十大進(jìn)展，是中科大在量子通訊領(lǐng)域取得的重要成就之一。
總的來(lái)說(shuō)，此次諾貝爾化學(xué)學(xué)獎(jiǎng)的獲得者們?yōu)槲覀冴U明了量子熱學(xué)的奧秘，證明了量子糾纏的存在，為量子信息科學(xué)的發(fā)展打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
她們的工作除了是一次科學(xué)的勝利，也是對(duì)年青科學(xué)家的鼓勵(lì)，將繼續(xù)推進(jìn)科學(xué)領(lǐng)域的前進(jìn)。最終，她們的努力將有助于改
變未來(lái)的通訊、計(jì)算和安全領(lǐng)域，形成深遠(yuǎn)的影響。
諾貝爾化學(xué)學(xué)委員會(huì)主席表示，此次諾獎(jiǎng)的獲得者在糾纏態(tài)方面的工作除了解決了有關(guān)量子熱學(xué)解釋的基本問(wèn)題，并且具有重要的實(shí)際意義。他指出，這標(biāo)志著一種新的量子技術(shù)正在嶄露頭角，為未來(lái)的科學(xué)和技術(shù)發(fā)展打開(kāi)了新的可能性。
在這個(gè)過(guò)程中，我們也不能忽略潘建偉教授的貢獻(xiàn)。他在領(lǐng)域的前沿工作以及與塞林格院士的卓越合作，為中國(guó)科學(xué)家在國(guó)際科學(xué)舞臺(tái)上博得了名聲。他對(duì)于本次諾貝爾化學(xué)學(xué)獎(jiǎng)的高興和自豪顯露無(wú)遺，同時(shí)也倍感這是一個(gè)遲到的榮譽(yù)。潘建偉教授表示，此次得獎(jiǎng)主要是肯定了高手們?cè)诹孔恿W(xué)方面的研究，以及她們間接和直接地促進(jìn)了量子信息科學(xué)的發(fā)展。
諾貝爾化學(xué)學(xué)獎(jiǎng)的歷史也值得一提。自1901年首次頒授以來(lái)，已有115次頒授，其中包括47次單獨(dú)得獎(jiǎng)、32次2人共享和36次3人共享。
但是，在兩次世界大戰(zhàn)期間，曾有十年沒(méi)有頒授該獎(jiǎng)項(xiàng)，反映出那段時(shí)期的動(dòng)亂和不安。
在這個(gè)偉大的獎(jiǎng)項(xiàng)的歷史中，也有一些杰出的女人科學(xué)家，如居里夫人、Maria-Mayer、Donna和Ghez。他們的工作為科學(xué)界樹(shù)立了榜樣，鼓勵(lì)更多的女人追求科學(xué)事業(yè)。
最后，在過(guò)去的兩年中，諾貝爾數(shù)學(xué)學(xué)獎(jiǎng)多次與天文數(shù)學(xué)和激光化學(xué)有關(guān)。
但是，去年的得獎(jiǎng)將量子信息科學(xué)推上了國(guó)際科學(xué)的高峰。此次得獎(jiǎng)除了是對(duì)三位科學(xué)家杰出工作的認(rèn)可，也是對(duì)量子信息科學(xué)領(lǐng)域的重要突破的承認(rèn)。
總而言之，2022年的諾貝爾化學(xué)學(xué)獎(jiǎng)闡明了量子熱學(xué)的神奇和復(fù)雜性，為未來(lái)的科學(xué)和技術(shù)發(fā)展鋪平了公路。這三位杰出的科學(xué)家的工作將繼續(xù)激勵(lì)著新一代科學(xué)家，推動(dòng)我們邁向愈加精彩的未來(lái)。量子信息科學(xué)的前景無(wú)限，我們有理由期盼著更多的突破和創(chuàng)新。