10月4日，在2022年诺贝尔物理学奖公布现场，屏幕上显示奖项得主阿兰·阿斯佩（左）、约翰·克劳泽（中）和安东·塞林格的照片 新华社发

10月4日下午，2022年诺贝尔物理学奖公布，科学家阿兰·阿斯佩、约翰·弗朗西斯·克劳泽和安东·塞林格获奖，表彰他们通过光子纠缠实验，确定贝尔不等式在量子世界中不成立，并开创了量子信息这一学科。扬子晚报记者了解到，安东·塞林格是南京大学物理学院教授马小松读博和博士后期间的导师。马小松教授应邀为读者科普量子物理的相关知识。

扬子晚报/紫牛新闻记者杨甜子

诺奖颁奖典礼上，

出现了中国的“墨子号”

在本次诺贝尔颁奖大会上，潘建伟团队的“墨子号”也作为案例成功露脸。2016年，中国发射了全球首颗量子科学实验卫星“墨子号”。潘建伟院士团队在量子保密通信京沪干线与“墨子号”量子卫星成功对接的基础上，构建了世界上首个集成700多条地面光纤量子密钥分发（QKD）链路和两个星地自由空间高速QKD链路的广域量子通信网络，实现了地面跨度4600公里的星地一体大范围、多用户量子密钥分发。2022年，“墨子号”首次实现了地球上相距1200公里两个地面站之间的量子态远程传输，向构建全球化量子信息处理和量子通信网络迈出重要一步。

三名科学家分享诺贝尔物理学奖

新华社电瑞典皇家科学院4日宣布，将2022年诺贝尔物理学奖授予法国科学家阿兰·阿斯佩、美国科学家约翰·克劳泽和奥地利科学家安东·塞林格，以表彰他们在“纠缠光子实验、验证违反贝尔不等式和开创量子信息科学”方面所作出的贡献。

瑞典皇家科学院在当天发表的新闻公报中说，三位获奖者在量子纠缠实验方面都有重要贡献。量子纠缠是指，在量子力学中处于纠缠态的两个或多个粒子，即便分开很远距离，有些状态也会表现得像是一个整体。他们的实验结果“为基于量子信息的新技术扫清了道路”，目前在量子计算、量子网络和量子保密通信方面已有大量相关研究。

公报说，在量子力学的发展历程上有一个著名的贝尔不等式，如果它始终成立，那么量子力学可能被其他理论替代。为此，许多量子科学家一直在寻找违反贝尔不等式的验证，克劳泽提出了一个利用处于纠缠态的光子的实验，其结果可以违反贝尔不等式，阿斯佩进一步填补了克劳泽实验中的重要漏洞。塞林格进行了更多实验，并且其团队还利用量子纠缠展示了量子隐形传态，即有关量子态的传输。

阿斯佩1947年出生于法国，目前为法国巴黎-萨克雷大学和巴黎综合理工大学教授；克劳泽1942年出生于美国，目前就职于他自己在加利福尼亚州创始的一家公司；塞林格1945年出生于奥地利，目前为奥地利维也纳大学教授。

三名科学家将平分1000万瑞典克朗（约合90万美元）奖金。

量子的世界，远比你想象得神奇

“量子”是能量存在的最小单元

了解今年的诺奖成就“量子信息”之前，你必须先理解这两个概念，“量子”和“量子纠缠”。当一个物体存在最小的不可分割单元时，我们就说它是量子化的，并把这个最小单元称为一个量子。这个概念由德国物理学家普朗克在1900年研究黑体辐射时率先提出——能量存在最小单元即“能量子”（量子），它的传播是不连续的，而是一份一份的。量子化是量子力学的主要特征之一。除了能量以外，电荷、粒子自旋等物理量也是量子化的。

“我们了解了微观世界的原子和分子，而想要更好地描述世界，所依赖的理论依据就是量子力学。”马小松教授告诉记者。量子科学区别于经典物理定律，在量子力学基本原理的基础上重新构建的具有颠覆性的观察、认识和理解微观世界的方法和理论。

“量子纠缠”有着神奇的特性

“如果量子力学描述的现象正确的话，两个用户A和B，无论间隔的空间和时间有多远，它们之间永远能产生关联。”专家对量子纠缠做了一个通俗的解释：在浩瀚的宇宙中有一种现象似乎颠覆了自然法则，如果把两个粒子放到一起配对后，再把两个粒子分开，一个放在实验室，而另一个放在宇宙空间，此时神奇的事情就发生了。即使放在宇宙空间的粒子与地球上的这个粒子距离数百光年外，也能与另一个粒子相互关联。此时，科学家将地球上的一个粒子向左旋转，那么，宇宙空间的另一个粒子会同时向右旋转，不受地球与宇宙空间的距离限制。这就是神奇的量子纠缠现象。

利用量子纠缠，科研工作者们陆续在量子通信、量子计算、量子精密测量等领域做出实践性开拓。

三位科学家赢在了对量子物理最关键工作的印证

马小松教授告诉记者，量子力学与相对论是二十世纪物理学最重要的两大进展。自20世纪初量子力学诞生以来，包括普朗克、玻尔、爱因斯坦等100多位科学家由于量子物理的研究而获得诺贝尔奖。今年诺贝尔物理学奖，可以理解为颁发给了量子物理领域的科学家。三位科学家从基础物理的方面验证了贝尔不等式的不成立，并且在量子信息领域做出了新的成就。

“从20世纪70年代末开始，科学家们就在进行量子纠缠方面的工作。这次三位科学家在诺奖评选中的胜出，赢在了他们对于量子物理最关键工作的印证，凸显出了量子力学和日常生活的不同之处。”马小松说，

量子物理未来能“改变世界”

专家介绍，在理论物理研究的基础上，科研工作者们有了新的“小目标”，要用量子物理来“改变世界”。比如，在新药研发领域，量子计算就能帮上大忙。“目前的新药研发，科研人员需要在一遍遍试验的基础上做归纳和统计。有了量子计算的帮助，科研人员就可以从分子和原子的微观角度，去计算如何与药物靶点相结合，这会大大提高新药研发的效率。”在油田勘探领域，量子精密测量则像一个自带“透视镜”的“千里眼”，可以通过远距离测量的方式来帮助工作人员检测油田储备情况。

而目前推进最有成效的量子通信，读者们相对会更加熟悉一些。“量子通信最大的优点是安全，它不会改变我们目前的信息通信形态，但却能够让信息更加安全。假如有人试图在通信过程中窃取信息，那么正在通信的双方就会迅速得知。”马小松形象地打了个比方，量子通信就是一个自带“保险柜”的加密通信过程，因此，在未来拥有广阔的前景。

南大教授眼中的诺奖得主

对于基础物理一直保持着浓厚的兴趣和好奇心

今年77岁的安东·塞林格，是南京大学马小松教授在奥地利读博士和博士后阶段的导师，从2005年到2012年，马小松在维也纳量子光学和信息研究所度过了7年的研究生涯。他告诉记者，导师留着醒目的大胡子，风趣、幽默，富有人情味。对于基础物理一直保持着浓厚的兴趣和好奇心。“举个例子，我们的组会多半在早上开，每个人带上自己的早餐，一边吃一边听报告，整体讨论的氛围也比较轻松。”

安东·塞林格给了学生充分自主的研究环境，在马小松的印象里，导师会频繁邀请外校和外国的学者前来交流，给大家创造很好的交流讨论和学习的氛围。在学生的科研遇到困难时，安东·塞林格会是最坚强的后盾。“我在2008年开始了一个实验，实验对于天气、环境等因素的要求比较高，因此做到2012年才成功。”马小松说，在2010到2011年，自己的实验曾经因为撒哈拉沙漠的沙尘暴而耽误，“那时我们都有些沮丧，但当时已经60多岁的老师，不顾高龄，坚持来到了西班牙，晚上和我们一起熬通宵做实验，还给我们送上了很多鼓励，给我留下了非常深刻的印象。”