物理諾獎委員會主席：量子技術(shù)帶來的進步會在哪里結(jié)束，現(xiàn)在未知
編者按
就今年的諾貝爾物理學(xué)獎，《知識分子》專訪了諾貝爾物理學(xué)委員會主席、瑞典隆德大學(xué)理論物理學(xué)教授安德斯·伊爾巴克。他認為，量子糾纏是量子力學(xué)的一個重要屬性，也是一個重要的資源。量子技術(shù)帶來的進步會在哪里結(jié)束，現(xiàn)在說還為時尚早。
訪談、整理|陳曉雪
翻譯 | 陳思、張志炅、龔思秋、陳曉雪
責(zé)編 | 錢煒
2022年10月4日，瑞典皇家科學(xué)院宣布，2022年諾貝爾物理學(xué)獎授予法國物理學(xué)家阿蘭·阿斯佩（Alain Aspect）、美國物理學(xué)家約翰·弗朗西斯·克勞澤（John F. Clauser）和奧地利物理學(xué)家安東·塞林格（Anton Zeilinger），以表彰他們“利用糾纏光子的實驗，確認貝爾不等式破缺，開創(chuàng)量子信息科學(xué)”的貢獻。
諾獎官網(wǎng)對獲獎人的工作介紹道：“通過開創(chuàng)性的實驗，證明了研究和操縱處于糾纏狀態(tài)的粒子的可能性。一對處于糾纏狀態(tài)的粒子，其中一個粒子的變化，決定了另外一個粒子會發(fā)生什么，即使它們相距極遠。三位獲獎人對于實驗工具的發(fā)展，為量子技術(shù)的新時代奠定了基礎(chǔ)?！?/p>
糾纏，是這次諾獎的關(guān)鍵詞，也是量子力學(xué)得到進一步發(fā)展的重要力量。為何量子糾纏如此重要？量子技術(shù)的新時代是什么？量子糾纏在未來有著怎樣的應(yīng)用前景？
就以上問題，《知識分子》專訪諾貝爾物理學(xué)委員會主席、瑞典隆德大學(xué)理論物理學(xué)教授安德斯·伊爾巴克（Anders Irb?ck）。他認為，量子糾纏是量子力學(xué)的一個重要屬性，也是一個重要的資源，在量子技術(shù)領(lǐng)域的很多進展，量子糾纏都起著重要的作用。對于量子技術(shù)的未來，他抱有極大的信心，但這些進展具體會在哪里結(jié)束，“現(xiàn)在說還為時尚早”。
《知識分子》：為什么量子糾纏如此重要,以至于諾貝爾獎委員會把2022年諾貝爾獎發(fā)給這個領(lǐng)域？
伊爾巴克：我認為可以從兩個方面來看。一方面更多的從基礎(chǔ)的視角看，作為量子力學(xué)的一個屬性，糾纏是一個了不起的屬性。這意味著盡管相距很遠，各自分開的粒子也可以像一個個體一樣運作。如果我們更多地從應(yīng)用、技術(shù)方面考慮，那么糾纏無疑是一個很有用的屬性。它通常被稱為資源，一個重要的資源。
《知識分子》：所以您認為量子糾纏是一個重要的資源。
伊爾巴克：是的，目前，在量子技術(shù)領(lǐng)域，有許多進展，不能說所有，但在很多情況下，量子糾纏起著重要的作用。
《知識分子》：量子糾纏的本質(zhì)是什么？是一種物質(zhì)，一種狀態(tài)或其他什么？
伊爾巴克：它是一種特征，量子態(tài)的一個屬性。量子態(tài)可能包含，或者說，假如我們有一個包含兩個粒子的簡單量子態(tài)，然后糾纏就表明了這些粒子如何相互關(guān)聯(lián)的一些信息。無論它們是分開的實體，還是它們以某種方式相互感知。
《知識分子》：今年諾貝爾物理學(xué)獎關(guān)于科學(xué)背景的報告中提到：獲獎?wù)甙l(fā)展的實驗工具為量子技術(shù)新時代奠定了基礎(chǔ)?！靶聲r代”具體指什么，為什么會這么說？
伊爾巴克：這里的“新時代”，指的是量子技術(shù)的一個新階段，從這一關(guān)于糾纏和貝爾不等式的成果開始。因為實驗上的需要，人們明白了處理糾纏態(tài)及其他的方式，而糾纏量子態(tài)是新的量子技術(shù)中一個重要方面。
一個例子是量子計算機和量子密碼學(xué)，這些領(lǐng)域正在進行大量研究和開發(fā)。我們目前還沒有量子計算機，我們實際上還沒有真正的實用的量子計算機，但是現(xiàn)在企業(yè)和大學(xué)都在這方面付出了許多努力。我們會看到它未來的發(fā)展的。
《知識分子》：您的意思是三位諾獎得主的貢獻使這些應(yīng)用更可靠或更實用？
伊爾巴克：說到這些獲獎?wù)吆退麄兊墓ぷ?，為了完成實驗，他們必須把他們的實驗做到極致并開發(fā)實驗工具。這些進展使其他人對這類研究產(chǎn)生了興趣。從這個角度看，對于推動量子技術(shù)領(lǐng)域而言，他們的工作的確是開創(chuàng)性的。
《知識分子》：諾獎委員會的發(fā)布會上講到了貝爾不等式、愛因斯坦等。這個獎項與貝爾（John Stewart Bell）、愛因斯坦他們有什么關(guān)系？
伊爾巴克：這個被稱作糾纏的特性，像愛因斯坦、薛定諤這樣著名的物理學(xué)家深知它的存在以及它一些引人注目的方面。嗯，我不確定要講得多無聊，所以如果我說的太復(fù)雜的話請打斷我。
這種粒子之間的糾纏，它們某種意義上像是一個個體。這究竟是怎么回事？愛因斯坦指出，一種可能性是量子力學(xué)并不完備，我們看到的不全面?？赡艽嬖谥鴮ξ覀儗嶋H看到的（現(xiàn)象）來說重要的隱藏信息。
然后是貝爾，20世紀60年代的理論物理學(xué)家，將之形式化并給出了數(shù)學(xué)描述，因此人們可以實際測試。假設(shè)隱變量存在，他給出了兩個粒子之間可能存在的關(guān)聯(lián)的極限，同時他也注意到量子力學(xué)給出的預(yù)測是更強的關(guān)聯(lián)，超過了這一極限。不過這只是一個完全理論的結(jié)果。這次的諾獎得主，他們在實驗上（對貝爾不等式）進行了探究并確認（量子力學(xué)的預(yù)測）與實驗相符。
《知識分子》：如果貝爾還活著的話，您認為他會被授予這一獎項嗎？
伊爾巴克：從委員會頒獎的原則上說，（因為他已經(jīng)去世了所以）他沒有獲獎，但毫無疑問他的成果是很了不起的。
《知識分子》：諾獎委員會發(fā)布的關(guān)于2022年物理學(xué)獎的科學(xué)背景的報告中，引用了七次潘建偉參與或潘建偉團隊主導(dǎo)的文章。您怎樣評價潘建偉和他的團隊的工作？
伊爾巴克：在某種程度上來說，他們的工作是相似的，我們很清楚地意識到了他（潘建偉）的工作。我們知道他有一些工作是和此次諾貝爾獎得主之一——安東·塞林格合作完成的。
《知識分子》： 有許多人依然不相信量子糾纏可以用在量子信息和量子保密通信，認為這些研究和實驗是一場場騙局。您對這些人有什么建議嗎？
伊爾巴克：我沒有什么建議，但是我認為有很多令人信服和嘆為觀止的實驗證實了糾纏就在那里，并且是十分重要的。
《知識分子》：令人感到疑惑的是，無論多少文章發(fā)表或者學(xué)術(shù)期刊說些什么，一些人總是認為這些研究只是為了從政府騙取經(jīng)費的騙局。
伊爾巴克：是的，（但）有很多大公司愿意投資到這里。
《知識分子》：那您對量子糾纏在未來的應(yīng)用看法是怎樣的？
伊爾巴克：目前正在進行的這些巨大努力將帶來一些成果, 我最近對此倍感信心。但對于具體的問題，比如量子計算，我們將會得到怎樣的結(jié)果，我無從得知。
《知識分子》：今天，美國、歐洲和中國均在量子計算、量子信息、量子網(wǎng)絡(luò)上投入了大量的資源。您如何評價？
伊爾巴克：我想每個人都可以看到它帶來了多少進步。所以，我的話仍然是，它（帶來的進步）會在哪里結(jié)束，現(xiàn)在說還為時尚早。
