2022年诺贝尔物理学奖、医学奖揭晓

三位科学家荣获2022年诺贝尔物理学奖

【华e生活】据科学网报道,瑞典皇家科学院决定将2022年的诺贝尔物理学奖授予法国科学家Alain Aspect、美国科学家John F.Clauser和奥地利科学家Anton Zeilinger ,以表彰他们“用纠缠光子进行的实验,建立了贝尔不等式的违反,并开创了量子信息科学”。

2022年的诺贝尔奖单项奖金为1000万瑞典克朗(约合人民币642.8万元),三位获奖者将平分1000万瑞典克朗奖金。

纠缠态——从理论到技术

Alain Aspect、John Clauser和Anton Zeilinger用纠缠量子态进行了开创性的实验。在纠缠量子态中,即使两个粒子分离,它们也表现得像一个单独的单元。他们的研究结果为基于量子信息的新技术扫清了道路。

量子力学的不可言喻的效应正在开始得到应用。现在有一个很大的研究领域,包括量子计算机、量子网络和安全的量子加密通信。

这一进展的一个关键因素是,量子力学如何允许两个或多个粒子以所谓的纠缠态存在。纠缠对中的一个粒子发生的情况决定了另一个粒子发生的情况,即使它们相距很远。

在很长一段时间里,问题在于这种相关性是否是因为纠缠对中的粒子包含隐藏变量,即告诉它们在实验中应该给出哪个结果的指令。20世纪60年代,John Stewart Bell提出了以他的名字命名的数学不等式。这表明,如果存在隐藏变量,那么大量测量结果之间的相关性将永远不会超过某个值。然而,量子力学预测,某种类型的实验将违反贝尔不等式,从而产生比其他情况下更强的相关性。

John Clauser发展了John Bell的想法,开展了一个实际的实验。当他进行测量时,它们显然违反了贝尔不等式,从而支持了量子力学。这意味着量子力学不能被使用隐变量的理论所取代。

在John Clauser的实验之后,仍然存在一些漏洞。Alain Aspect发展了这个设置,利用它堵住了一个重要的漏洞。他能够在一个纠缠对离开它的源后切换测量设置,所以当它们被发射时存在的设置不会影响结果。

通过精密的工具和一系列的实验,Anton Zeilinger开始使用纠缠量子态。 而且,他的小组还展示了一种被称为量子隐形传态的现象,这种现象使得量子态在一定距离内从一个粒子移动到另一个粒子成为可能。

“越来越明显,一种新的量子技术正在出现。我们可以看到,获奖者对纠缠态的研究非常重要,甚至超越了解释量子力学的基本问题,”诺贝尔物理学委员会主席Anders Irbäck说。

获奖者介绍:

Alain Aspect,1947年出生于法国阿根。1983年从法国奥赛巴黎-南德大学获得博士学位。目前为法国巴黎萨克莱大学和帕莱索理工学院教授。

John F. Clauser,1942年出生于美国加州帕萨迪纳。1969年从美国纽约哥伦比亚大学获得博士学位。

Anton Zeilinger,1945年出生于奥地利里德伊姆·因克瑞斯。1971年从奥地利维也纳大学获得博士学位。目前为维也纳大学教授。

纠缠 图片来源:Johan Jarnestad/瑞典皇家科学院
瑞典科学家斯万特·帕博(Svante Paabo)2022年10月3日在德国莱比锡手持尼安德特人骨骼的复制品。(美联社照片)

瑞典科学家因发现“尼安德特人”基因组而获诺贝尔医学奖

据美国之音报道,今年的诺贝尔医学奖被授予一位瑞典科学家,以表彰他解码尼安德特人(Neanderthal)的脱氧核糖核酸(DNA)。尼安德特人是现代人类已经灭绝的近亲。

诺贝尔奖组织(Nobel Organization)周一(10月3日)在一份声明中表示,斯万特·帕博(Svante Paabo)因“开创了一种研究我们进化历史的新方法”而荣获诺贝尔生理学或医学奖。

该组织表示,这位67岁的瑞典人克服了处理脆弱的古老DNA样本的极端技术挑战,成功地获取了尼安德特人的基因组序列。

声明说:“此后,他还令人惊叹地发现了另一种灭绝的古人类——丹尼索瓦人(Denisova)。他的证据完全来自于从一个小小的指骨标本中获取的基因组数据。”

帕博的研究证明,智人(Homo sapiens)、尼安德特人和丹尼索瓦人曾经“在共存时期”内混合在一起,从而导致古老人类的DNA被包含在当今的人类中。

帕博隶属于德国莱比锡的马克斯·普朗克进化人类学研究所(Max Planck Institute for Evolutionary Anthropology)和日本冲绳的冲绳科学技术研究所(Okinawa Institute of Science and Technology)。

诺贝尔生理学或医学奖是本周颁发的五个诺贝尔奖项中的第一个。宣布诺贝尔奖得主的活动将在周五达到高潮,届时今年诺贝尔和平奖的归属将会揭晓。宣布经济学奖获得者的日期是10月10日。 经济学奖是唯一不是根据瑞典发明家阿尔弗雷德·诺贝尔(Alfred Nobel)的遗嘱设立的奖项。

正式的诺贝尔奖颁奖典礼将于12月在瑞典斯德哥尔摩举行。诺贝尔和平奖颁奖典礼的地点是挪威奥斯陆。

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