爱因斯坦“定区论”不成立，量子信息科学成立了，人类打开了量子空间

昨天，瑞典皇家科学院宣布，将2022年诺贝尔物理学奖授予阿兰·阿斯佩、约翰·弗朗西斯·克劳泽和安东·塞林格，以表彰他们在量子信息科学研究方面做出的贡献。他们因对纠缠光子的实验，确立了对贝尔不等式的违反，开创了量子信息科学。

复旦大学物理系教授李晓鹏解释说，首先，我们要明白什么是贝尔不等式？

事情要从两大物理巨人爱因斯坦和玻尔的一场争论说起。爱因斯坦曾做了定域论的假设，也就是认为当A/B粒子相隔无限远时，对一个粒子的观测不会对于另一个粒子的状态有任何的影响。玻尔则认为，哪怕两个粒子相距无限远，对于其中一个粒子的观测也会影响另一个粒子的状态——也就是定域论不成立。

直到爱因斯坦去世，都没人能找到验证到底定域论是否成立的证明方法，所以也无法论证到底孰是孰非。后来，科学家约翰·贝尔提出了贝尔不等式，可以利用实验对这个问题进行验证，从而论证到底是爱因斯坦对还是玻尔对。贝尔的初衷是支持爱因斯坦的，结果，事与愿违，经过阿兰·阿斯佩、约翰·弗朗西斯·克劳泽和安东·塞林格的实验发现，这个不等式恰恰证明了爱因斯坦定域论不存在，玻尔才是对的。

一个最基础的物理研究，给人类打开了一扇窗：寻找一个粒子与另一个粒子关联的可能性，量子信息科学成立了，人类打开了量子空间。

李晓鹏介绍，量子信息科学，主要是由物理科学与信息科学等多个学科交叉融合在一起所形成的一门新兴的科学技术领域。它以量子光学、量子电动力学、量子信息论、量子电子学、以及量子生物学和数学等学科作为直接的理论基础，以计算机科学与技术、通信科学与技术、激光科学与技术、光电子科学与技术、空间科学与技术、半导体物理学作为主要的技术基础，来研究量子信息的产生、发送、传递、接收、提取、识别、处理、控制及其在各相关科学技术领域中的最佳应用。

“我们制作各类量子材料，以证明各种可能性”，李晓鹏介绍，于是，有了量子计算机、量子通信的概念。

光，是最重要的研究。据介绍，光量子信息科学是量子信息科学的核心和关键；而在光量子信息科学中，研究并制备各种单模、双模和多模光场压缩态以及利用各种双光子乃至多光子纠缠态来实现量子隐形传态等等，则是光量子信息科学与技术的核心和关键；同时，这也是实现和开通“信息高速公路”的起点和开端。

用发展的眼光看，随着微纳加工、超冷原子量子调控等技术的不断进步，人类将能够制备出越来越复杂、功能越来越强大的各种人造量子系统。

量子科学和技术的广泛应用最终将把人类社会带入到量子时代，实现更高的工作效率、更安全的数据通信。比如，量子保密，其密码将无法破译；而量子计算机的运算能力将是现有计算机的无限倍数。而这一切，皆源于三位科学家最基础的研究，足见基础研究的重要性。

2021年，量子信息科学列入中国普通高等学校本科专业目录的新专业名单。中国高校许多科研人员投身于量子科技基础研究中。

新民晚报记者 张炯强