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量子糾纏為什麼會獲得諾貝爾物理學獎?

促使量子科技發展的關鍵基礎之一,就是理解量子力學如何允許兩個或多個粒子以糾纏態存在,進而操縱其特性來加以應用。「糾纏對」中一個粒子所發生的事情決定了另一個粒子發生的事情,即使它們相距很遠。

以愛因斯坦為代表的物理學家們認為,糾纏對中的粒子必定包含了隱藏變數和指示,只是我們沒觀察到。在1960年代,約翰.貝爾(John Stewart Bell)提出了貝爾不等式(Bell inequalities)來打擊量子力學,他認為如果存在隱藏變數,則大量測量結果之間的相關性永遠不會超過某個值。然而,量子力學預測某種類型的實驗將會違反貝爾不等式。

令人意想不到的是,幾年後貝爾不等式反而成為證明量子力學的工具。法國的阿蘭.阿斯佩(Alain Aspect)、美國的約翰.克勞澤(John F. Clauser)及奧地利的安東.塞林格(Anton Zeilinger)三位物理學家,各自以糾纏光子實驗,驗證量子糾纏違反貝爾不等式,榮獲2022諾貝爾物理學獎殊榮。Clauser是首位以實驗來檢驗貝爾不等式的科學家,Aspect則補強了Clauser實驗的漏洞,Zeilinger成功證明量子遙傳(quantum teleportation)的現象。究竟三位諾貝爾獎得主是做了什麼樣的實驗?為什麼這些實驗沒什麼人做?讓我們跟著「Why Did Quantum Entanglement Win the Nobel Prize in Physics? – YouTube (https://www.youtube.com/watch?v=US7fEkBsy4A)」影片,一探究竟。本影片中文字幕翻譯,僅提供前14分鐘物理學獎解說部分。

Why Did Quantum Entanglement Win the Nobel Prize in Physics? – YouTube
(影片來源:https://www.youtube.com/watch?v=US7fEkBsy4A

參考資料

  1. 2022諾貝爾物理獎官方新聞稿全文翻譯 – 台灣科技媒體中心
    https://smctw.tw/14311/

  2. 2022 諾貝爾物理學獎鎖定量子技術基礎,美法奧 3 學者共獲殊榮 | TechNews 科
    技新報
    https://technews.tw/2022/10/04/nobel-prize-physics-entangled-photon-bell-inequalities-quantum-information/

  3. 2022年諾貝爾物理學獎》歐美3位「量子纏結」研究者、量子資訊科學開拓者共
    享殊榮-風傳媒
    https://www.storm.mg/article/4548865?page=1

  4. Why Did Quantum Entanglement Win the Nobel Prize in Physics? – YouTube
    https://www.youtube.com/watch?v=US7fEkBsy4A

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