三分钟理解2022年度量子纠缠物理诺奖

　　看了几个公众号的物理诺奖解读和一些背景资料，说实话普通人读起来确实比较费劲，本文尝试用小白的视觉进行翻译一下，力争不超过1000字讲清楚，专业上可能有瑕疵，只求脉络清晰。
　　说的是如果两个光子是纠缠态，哪怕分开很远的距离，只要观测到一个光子的状态，那么另一个光子的状态也立即确定了。这个时候爱因斯坦就蹦出来了，他说那好，如果两个光子的距离有几万光年，当你知道眼前这个光子的状态，根据光速不变原理，这个纠缠态是不能瞬时到达几万光年之外的，所以你们的这个量子力学是不完备的，必然存在一个神秘的隐藏变量在起着决定性作用，至于这个隐藏变量是啥，谁也不知道。这个问题直接把波尔噎住了，直到他去世也没想出个所以然来。
　　在上个世纪60年代，有个叫贝尔的人登上了量子力学的舞台。他在冥思苦想后，发现了一个不等式，根据这个不等式，是有可能设计现实可行的实验环境，根据测量的数据和这个贝尔不等式，如果这个不等式成立，则爱因斯坦正确，如果不等式不成立，则波尔正确，即现有的量子力学理论是完备的，不需要什么隐藏变量的，相当于驱除了量子力学上空的乌云疑团，所以这个不等式的提出和实验验证都是非常重要的，这次获奖的三位科学家就是通过实验验证了贝尔不等式的不成立。
　　说到这个实验，还得说两句，我们知道光是看得见的，可是光子是看得见吗，显然看不见。所以问题就出来了，要产生两个量子纠缠态的光子就很难了，而且要分发到遥远的两地进行观测更是难上加难了。后来科学家想出来了可以利用光的偏振性质，使用特殊的晶体材料加上偏振光镜可以制备纠缠态的光子对，然后利用光纤进行远距离传输光子信号。
　　通过观测相隔很远距离的两个纠缠态的光子偏振状态，可以计算出两个光子的关联度，如果进行大量的观测，就能得到统计关联度，贝尔不等式就是关于纠缠光子对的状态进行统计关联度测定实验，实验难度在于长距离和怎样排除干扰因素。潘建伟的导师验证贝尔不等式的那个经典实验是在400米距离的两地进行测量的，现在利用光纤已经可以传输100多公里了。如果通过量子中继还能传输的更远，但是量子中继不同于经典物理中的信号中继，理解起来也有难度，这里就不展开了。
　　贝尔不等式的提出虽然本身并不产生新的理论，但是由于量子世界需要的低温，真空和抗干扰环境，该不等式的验证实验涉及的量子纠缠态的制备，传输，分发，存储仍然是当前的科学前沿热点，最新成果也是Nature，Science，PR系列欢迎的，从量子纠缠走向量子通信以致走向民间的量子计算机，仍然还需要很长的路要走。