原文作者：Davide Castelvecchi & Elizabeth Gibney
奖项颁发给了三名实验物理学家，他们的先驱研究为量子信息学奠定了基础。
John Clauser (左), Anton Zeilinger and Alain Aspect由于在量子纠缠上的研究获颁今年的诺贝尔物理学奖。图片来源：Credit: J. Clauser (CC BY-SA 4.0), Matthias Röder/dpa/Alamy, The Royal Society (CC BY-SA 3.0)
三名量子物理学家因为光子纠缠实验获颁2022年诺贝尔物理学奖。这些实验让光的粒子紧密纠缠在一起，它们为包括了量子计算机和量子通信在内的一系列量子技术奠定了基础。
Alain Aspect、John Clauser和Anton Zeilinger三人会平分1000万瑞典克朗（约合91.5万美元）的奖金。
“我接到电话的时候很是意外，”维也纳大学物理学家Zeiliger在宣布获奖者的新闻发布会上说，“要是没有这么多年来一百多位年轻人的工作，就不可能有这项获奖成果。”
巴黎-萨克雷大学的物理学家Aspect是在一个委员会会议上接到获奖电话的。Serge Haroche说：“Aspect接到电话的时候我碰巧坐在他旁边。”Haroche是法兰西公学院的实验物理学家，2012年诺贝尔物理学奖的获奖者之一。他补充道，当Aspect离开房间的时候，他的同事们猜中了是斯德哥尔摩打来的电话。
这三人的实验证明，量子粒子之间的关联并不是定域“隐变量”能表示的——也就是说，并不能以“某种尚未知悉的隐形因素”来解释两个测量结果之间的关联性。相反，两个量子对象之间存在真正关联，使得操纵其一会远距影响另一个。德国物理学家阿尔伯特·爱因斯坦（Albert Einstein）对这一现象有著名的说法“鬼魅般的超距作用”——现在它的名字叫量子纠缠。
三名获奖者都是量子信息学和量子通信学的先驱，中国科学技术大学的物理学家潘建伟说，他在1990年代还是研究生的时候参与过Zeiliger一些奠基性的实验。这一奖项早该颁出了，潘建伟说，“我们已经等了很长很长时间。”
牛津大学的理论物理学家Chiara Maraletto也有同感，他们获奖是个“美丽的消息”。她说，三名获奖者的先驱性实验，其现代版本可能是今日物理学中一大开放性问题的核心，即如何调和量子力学和阿尔伯特·爱因斯坦的广义相对论。
粒子对
由于量子纠缠的效应，测量纠缠中的一个粒子的性质会立刻影响到另一个粒子的测量结果。这就是让量子计算机得以实现的原理——这种机器试图利用量子粒子同时处于多个态的性质，来执行传统计算机无法实现的计算。今天，物理学家使用量子纠缠开发量子加密和量子互联网技术，将使超安全的通讯、新型的传感器和望远镜成为可能。
但是，自1920年代物理学家奠定量子力学基础以来，粒子到底能不能像这样根本性地关联起来——即测量一个会决定另一个的性质，而不仅仅是揭露出某种预先确定的状态——就是一个争论焦点。
1960年代，物理学家John Bell提出了一组被称为贝尔不等式的数学性实验来区分这两种可能性。这组实验说的是，若实验结果所显示出的相关性超过了某个值，那就只可能是通过量子纠缠达成的，而不是由某种隐变量导致。量子力学会预测出比经典或是说非量子物理可能达到的更高程度相关性。
1972年，John Clauser（现在是美国J.F.Clauser& Associates公司的物理学家）和同事们将这些想法发展成了一个可操作的实验，违反了贝尔不等式，支持了量子力学的理论。
Clauser在加利福尼亚大学伯克利分校做博士后研究员的时候，在图书馆偶然读到了John Bell的论文。麻省理工学院的量子物理学家和科学史学家David Kaiser说。Clauser看入了迷，写信给Bell问他有没有人尝试过用实验确认他的不等式。Bell回复说没有，并鼓励他这么做。不过，其他科学家反应没那么热烈。“人们写道，这不是真的物理——这个题目不值得做。”Kaiser说。
漏洞和传输
虽然Clauser的实验成功了，实验仍然有一些漏洞，这就给“隐变量产生了量子纠缠的错觉”留下了余地。Aspect于1980年代所做的正是消除这点余地。他的实验使用了会变的设置，这样实验时的决策就不可能预先确定结果了。
1997年，维也纳大学物理学家Anton Zeilinger和他的同事们使用纠缠现象证实了量子隐形传态，也就是把量子态从一个地点传到另一个地点。由于测量会轻易破坏量子性质，因此量子系统不能在其他地方探测并重构。但量子态可以在两个远距离粒子间传输，只要它们都与一个此前已纠缠的粒子对中的一个纠缠起来。
量子隐形传态让超安全的通信得以实现，因为任何窃听都会让粒子失去其精细的量子态。这也是未来量子计算机传送信息的方式之一。在Zeilinger最初的实验之后，物理学家成功对原子、电子和超导电路实现了隐形传态。
在更新的实验中，Zeilinger和Kaiser以及其他合作者一起尝试排除贝尔不等式检测中更多的漏洞。他们使用几百年前所产生的星光的性质来决定实验设置。
虽然这些物理实验已为一个新兴行业打下基础，这类实验或能持续带来基础物理学上的更多发现。愿望之一，Marletto说，是测试两个粒子能否通过引力相互作用纠缠到一起。广义相对论看起来和量子力学不兼容，就如何发展出量子引力理论以取而代之，这类实验或可提出线索。“引力是房间里的大象。”Marletto说。
Kaiser称赞三名诺贝尔获奖者有着恒心和才智，探索这一看似“幻想”的现象，去追问“世界真能这样运作吗？”
“当时这还是个‘蓝天研究’，看不到任何的应用。”Haroche说，“这是一个连接起基础科学和应用的绝佳案例。”他补充道，“证明了无用知识的用武之地。”