量子電腦和量子通信技術近年成為物理學界的顯學，但原來在20世紀大部分時間內，相關技術的理論基礎一直都處於兩派爭議之中，直到1980年代前後，3位科學家分別透過多項實驗，推翻愛因斯坦等一派學者在量子力學問題上的錯誤推論，才使量子信息科學得以蓬勃發展。這3位科學家分別是來自法國的阿斯佩、美國的克勞澤和奧地利的蔡林格，他們亦因為上述「開創量子信息科學」的貢獻，獲頒昨日公布的本年度諾貝爾物理學獎。

瑞典皇家科學院昨日宣布，將2022年諾貝爾物理學獎授予現年75歲的阿斯佩、79歲的克勞澤和77歲的蔡林格，以表彰他們在「糾纏光子實驗、驗證違反貝爾不等式和開創量子信息科學」方面所作出的貢獻。評審委員會表示，3人的研究為基於量子信息科學的新技術出現掃清了障礙，並形成了包括量子超級電腦、量子網絡和量子加密通信的龐大研究領域。3人將可平分1,000萬瑞典克朗（約706萬港元）獎金。

愛因斯坦「隱變量」爭議多年

在量子信息科學的發展過程中，其中一個關鍵理論是量子糾纏，即兩個處於「糾纏態」的粒子A和B（稱為「糾纏對」）即使相隔數光年之遙，也能夠具有互相聯繫的特性，當粒子A狀態發生某種改變（例如被人類觀測），粒子B的狀態必然會瞬間發生相應改變，且這種控制行為是以超光速方式發生。

不過長久以來，物理學家對於為何會出現這種現象都存在爭議，並因此分成兩派。以愛因斯坦為首一派斷定這種「超光速」行為是絕對不可能發生，他將量子糾纏稱為「遙距鬧鬼」（spooky action at a distance），認為測量結果必然受到某種未知的「隱變量」影響，並於1935年與其他學者據此提出「EPR悖論」；至於以丹麥著名物理學家玻爾為首的一派則反對這種解釋，認為量子力學的預測是對的。

1964年，認同愛因斯坦觀點的北愛爾蘭物理學家貝爾提出了「貝爾不等式」，指出如果「隱變量」真的存在，同時測量兩個分隔的粒子時，其結果的可能關聯性應該遵從某個嚴格的限制，那麼大量測量結果之間的關聯性將永遠不會超過某個值；不過如果測量結果顯示「貝爾不等式」不成立，就代表「隱變量」不存在。

本屆物理諾獎得主阿斯佩、克勞澤和蔡林格3人，正是憑着對「貝爾不等式」的實驗，證明愛因斯坦是錯的。

克勞澤設計了一個同時釋放兩粒糾纏光子的實驗，結果明顯違反了「貝爾不等式」，從而支持了量子力學，並意味量子力學不能被「隱變量」所取代。由於克勞澤的實驗仍存在一些漏洞，阿斯佩改良了他的做法，成功堵住一個重要的漏洞。到最後，蔡林格透過精密的工具和一系列的實驗，開始「糾纏態」的應用，他的團隊還展示了一種被稱為量子隱形傳態的現象，使得量子態在一定距離內從一個粒子移動到另一個粒子成為可能。

讚嘆中國「墨子號」量子實驗衛星

事實上，阿斯佩、克勞澤和蔡林格早在十多年前已被視為諾獎大熱門，尤其是他們在2010年已獲得被視為「諾獎風向標」的以色列沃爾夫獎。約翰霍普金斯大學自然哲學教授卡羅爾表示，3人得獎是「遲來的肯定」，「雖然3人開創的實驗技巧未必能直接轉化成應用，但他們建立了將量子糾纏作為技術資源基礎。」美國物理聯合會行政總裁莫洛尼也說，3人的研究證明了量子力學在現實世界有應用用途。

蔡林格昨日受訪時仍保持謙虛，表示沒想過能得到諾貝爾獎。他表示，量子糾纏不能夠像科幻電影一樣，把人類或個別物件傳送到一段距離以外，「但它可以將一個物件攜帶的信息，送到該物件重組的地點。」阿斯佩則借得獎機會，呼籲全球科學界應該對抗正在崛起的民族主義，「在這個世界不太友善、民族主義在多國肆虐之際，科學家致力維持這個國際性社群是非常重要。」

克勞澤則表示，非常高興「夠長命」可以得獎，「我從1969年開始就進行這個研究了」，亦很高興看見自己最初的研究能夠像滾雪球一樣，變成規模大得多的實驗。他特別提出中國的「墨子號」量子科學實驗衛星，指出「墨子號」的實驗方式與他當年的幾乎一樣，「我的大約只有30呎長，他們的則是幾千公里的量子通信。」 ◆綜合報道