法国巴黎综合理工学院的阿兰·阿斯佩（Alain Aspect）教授等3名欧美研究人员荣获了2022年诺贝尔物理学奖 。 他们的研究对半导体、化学和制药等现代科学不可或缺的量子力学的发展做出了贡献 ， 为全球的“量子革命”技术创新开辟了道路 。 借助3人的研究 ， 作为新一代高速计算机的量子计算机技术已迎来开花结果之时 。
除了阿斯佩之外 ， 在美国加利福尼亚大学伯克利分校等从事研究工作的约翰·克劳泽（John F. Clauser）博士、奥地利维也纳大学的名誉教授安东·塞林格（Anton Zeilinger）获奖 。量子力学是与爱因斯坦相对论一起构成现代物理学基础的理论 。 量子指的是物质和能量的极小单位 ， 代表性物质是原子、电子和光子（光的颗粒） 。 在20世纪前半期 ， 人类对其特殊性质和运动的理解加深 ， 为化学反应机制的研究和半导体技术发展做出巨大贡献 。
未解决的课题是被称为“量子纠缠”的奇妙特性 。 “量子纠缠”指的是关系犹如双胞胎的2个粒子具备的联系 。 例如电子具有称为“自旋（Spin）”的磁性 ， 观测成对电子的另一个自旋 ， 如果结果是“向上” ， 那么在那一瞬间离开位置的另一个则自动“向下” 。
【这3位科学家为何能获得诺贝尔物理学奖？】爱因斯坦将这种犹如看不见的丝线的联系称之为“幽灵般的超距作用” ， 持否定看法 ， 认为这是不可能的 。 到1935年 ， 他与2名联合研究者发布了论文 ， 这一主张就是著名的“EPR悖论” 。
到操控和观测量子技术发达的20世纪后半期 ， 爱因斯坦提出的谜团慢慢露出真相 。 1964年 ， 为EPR悖论验证开辟道路的计算公式被发布 ， 其后约翰·克劳泽和阿斯佩等人的研究和实验对证明“量子纠缠”的存在发挥了重要作用 。
“量子纠缠”的特性现在已成为全球展开激烈研发竞争的量子技术不可或缺的基础 。 典型就是技术迅速发展的量子计算机 ， 例如2019年美国谷歌以约3分钟解答出利用最尖端超级计算机需要1万年的问题 。 “量子纠缠”是高速计算的根基 ， 而在克服被称为最大难题的计算时的“错误”方面也成为关键 。
量子计算机将给原材料和药物的开发、金融风险评估、人工智能（AI）利用带来创新 ， 备受期待 。 预计对未来的产业竞争力产生影响 。
在日本 ， 2021年美国IBM的商用量子计算机投入运行 ， 丰田等为了在业务中加以利用 ， 已启动研究 。 富士通计划2023年度作为国内企业首次造出通用型国产量子计算机 。 此外 ， NEC和日立制作所也将全面推进开发 ， 竞争正在加剧 。
作为应用“量子纠缠”的技术 ， 1990年代以后 ， 由于安东·塞林格等人的工作 ， “量子隐形传态”的研究日趋活跃 。 该技术不是传送量子本身 ， 而是将量子携带的“信息”传送至其他位置 。 现在已被量子计算机等最尖端的研究采用 。
在美国政府2020年提出构想的“量子互联网”上 ， 量子纠缠和量子隐形传态也将发挥重要作用 。 有分析认为 ， 为了实现将量子计算机、量子通信与加密结合起来的新一代互联网 ， 全球将加速研究 。 成功实现则能构建安全性极高的通信网 。
量子力学在20世纪推动了半导体和激光器技术的发展 。 进入21世纪后 ， 借助阿斯佩等人的成果 ， 技术开发迎来新阶段 ， 目前给计算机、通信与加密、传感器等带来创新的“第二次量子革命”正在推进 。 其走向不仅将影响企业的业务和人类生活 ， 还将对国家的安全保障产生影响 。
推荐阅读
- “虎生三子，必有一彪”，彪，到底是一种什么动物？
- 又一颗“危险星球”被发现，地表3000摄氏度，风大到难以形容
- 登月，由嫦娥家乡的人来完成
- 张朝阳说，杨振宁比霍金更伟大，物理学家比拼，杨振宁能排第几
- 著名病毒学家吴建国逝世与81岁科学家横跨21年两次获诺奖背后启示
- 地球上淡水这么缺，假如地球上的海水是淡水会怎样？
- 土卫二存在外星生命？中国科学家发现土卫二可能存在溶解态磷酸根
- 亿年难遇的恒星爆炸将会上演，争取活到2083年，大家一起见证这颗恒星的爆炸
- 最新消息！五万年前坠毁大洋的外星飞船被发现！外形酷似“千年隼”