2022年诺贝尔物理学奖表彰的第一个实验是1972年在伯克利做的，以下是伯克利的报道，机器翻译
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诺贝尔物理学奖认可伯克利关于“远距离幽灵行动”的实验
罗伯特桑德斯，媒体关系|2022年10月4日
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斯图尔特·弗里德曼观察实验装置的黑白照片
斯图尔特·弗里德曼用他和约翰·克劳塞用来测试“远处幽灵般的动作”的实验装置。（图片来源：加州大学伯克利分校）

1971年，研究生斯图尔特·弗里德曼（Stuart Freedman）和博士后研究员约翰·克劳瑟（John Clauser）接管了加州大学伯克利分校Birge Hall地下室的一个房间，并进行了一项实验，该实验将测试量子力学中最持久的怪异之处之一，爱因斯坦称之为“远处的幽灵行动”。

那个实验是第一个证明量子力学真的很奇怪的实验。两个粒子，曾经以机械方式与量子相连或纠缠在一起，可以被很远的距离分开——甚至是宇宙的直径——并且仍然“知道”彼此会发生什么。

这项研究是弗里德曼在1972年的博士论文，但他随后进入了广泛的物理学子领域，都与量子力学有关，并于2012年不幸去世。克劳塞继续完善实验，以提供更令人信服的证据，证明自然界违反了所谓的贝尔不等式，并证明纠缠粒子的量子力学描述是正确的。

加州大学伯克利分校的最初实验及其产生的研究今天被授予诺贝尔物理学奖，克劳塞和另外两名追随他和弗里德曼脚步的人：法国帕莱索的巴黎萨克雷大学和巴黎综合理工学院的阿兰·弗瑞（Alain Aspect）和奥地利维也纳大学的安东·蔡林格。诺贝尔奖不是死后颁发的，尽管诺贝尔学院承认弗里德曼在这项研究中的作用。

“今天，我们向三位物理学家致敬，他们的开创性实验向我们展示了纠缠和贝尔对的奇怪量子世界不仅仅是原子的微观世界，当然也不是神秘主义或科幻小说的虚拟世界，而是我们生活的现实世界，”诺贝尔物理委员会的托尔斯·汉斯·汉森（Thors Hans Hansson）在斯德哥尔摩举行的新闻发布会上说。 瑞典。

斯图尔特·弗里德曼在白板上用方程式
已故的加州大学伯克利分校物理学家斯图尔特·弗里德曼在2005年。（图片来源：罗伊·卡尔奇密特，由劳伦斯伯克利国家实验室提供）

“我100%确定，如果斯图尔特还和我们在一起，他就会获得这个奖项，”弗里德曼的老朋友兼同事德米特里·布德克（Dmitry Budker）说，他现在是加州大学伯克利分校物理系研究生院的教授。

纠缠粒子是当今量子计算机的核心。量子比特以单一量子状态连接，通过正确的操作，量子比特可能会超过当今强大的数字计算机。更远距离的纠缠也是中国量子加密通信卫星Micius的关键，该卫星依赖于相隔数千公里的光子之间的量子纠缠。

然而，在20世纪初，量子力学是新的，科学家们对理论的含义感到困惑，特别是粒子的状态 - 例如它的速度，位置或自旋 - 在有人测量它之前是未知的。精确测量粒子的一个方面，例如它的速度，不可避免地意味着另一个方面，它的位置，不太确定。这种现象后来被称为海森堡测不准原理。虽然像尼尔斯·玻尔（Neils Bohr）这样的物理学家认为量子力学是对自然的完整解释，但许多物理学家认为量子力学是不完整的，并开始寻找矛盾之处。

该小组包括阿尔伯特·爱因斯坦，他在1935年和他的两位博士后研究员鲍里斯·波多尔斯基和内森·罗森指出了量子力学中的一个看似悖论。根据该理论，两个纠缠的粒子即使彼此分离，仍然纠缠在一起。海森堡的不确定性原理意味着，测量一个纠缠粒子的属性可以告诉你另一个纠缠粒子的性质，无论它们相距多远。然而，根据爱因斯坦的相对论，光，以及由此产生的信息，可以以不超过光速的速度传播，因此同时但分开的实验不可能共享信息。那么，对一个的测量如何影响另一个的状态呢？是否有一些与粒子相关的隐藏变量允许这种情况发生？

随后，约翰·斯图尔特·贝尔（John Stewart Bell）认为，如果对纠缠对的两个分离粒子独立进行测量，则结果之间的相关性将根据哪种自然观是正确的而有所不同：量子力学或隐变量理论。

约翰·克劳塞的黑白照片与实验仪器
约翰·克劳塞（John Clauser）与他和斯图尔特·弗里德曼在1970年代为测试贝尔定理而进行的量子力学实验（图片来源：史蒂夫·格伯，由伯克利实验室提供）

克劳塞与另外三位物理学家——迈克尔·霍恩、阿布纳·希莫尼和理查德·霍尔特——合作，提出了贝尔定理的实验测试，并意识到物理学家尤金·科明斯和他的博士生卡尔·科赫（Carl Kocher）早些时候在加州大学伯克利分校使用的一种技术可能符合这个要求。在加入查尔斯·汤斯的伯克利小组担任博士后研究员后，克劳塞说服康明斯从早期的实验中借给他设备，并与弗里德曼合作寻找其他部件，并在地下室组装一个新的实验。

该实验涉及激发的钙原子的衰变以产生两个光子，由于角动量守恒定律，它们必须具有相反的偏振才能使净角动量为零。由于光子是同时发射的，因此它们是纠缠在一起的。根据量子力学，测量一个人的偏振应该告诉你另一个人的极化，尽管在这个实验中，测量结果是相距10英尺的。如果量子力学是不完整的，那么偏振测量之间的相关性应该在所谓的贝尔不等式所设定的范围内。

“我基本上是自己在Birge Hall的地下室里做一个实验，”弗里德曼在2011年的一次演讲中回忆道。“这是对原子衰变的极化相关性的测量，这样做的目的是对量子力学的测试，看看纠缠态的行为是否像量子力学所说的那样。

约翰·克劳塞的肖像
约翰·弗朗西斯·克劳塞。（图片来源：约翰·克劳塞）

根据诺贝尔委员会提供的背景，“1972年，他与博士生斯图尔特·弗里德曼（Stuart Freedman，1944-2012）一起，能够展示出一个明显违反贝尔不等式的结果，并同意量子力学的预测。

在2011年的演讲中，弗里德曼展示了他和克劳塞在1972年获得的数据，以及10年后Aspect实验的数据。两者都反驳了贝尔不等式所设定的限制。

“你可以看到数据无视这个限制，证明不平等在本质上并不成立，而且，它验证了量子力学。这就是我们在1972年可以做到的。十年后，阿兰·阿瑞德（Alain Aspect）在一项使用双光子激发的实验中，能够做得更好，“弗里德曼说。“我经常想这个问题，我是否应该追求这个，但10年让我相信，也许我做了正确的选择。

弗里德曼继续从事杰出的职业，研究中微子和弱相互作用，最终于1991年回到加州大学伯克利分校，成为劳伦斯伯克利国家实验室的物理学教授和教职科学家。克劳塞对贝尔定理进行了进一步的测试，并以贝尔不等式的可检验版本而闻名，即所谓的克劳塞-霍恩-西蒙尼-霍尔特不等式。

“我独自一人在加州大学伯克利分校进行了另外三次量子力学的实验测试，”克劳瑟在最近的一次采访中说。“所有人都得出了同样的结论。玻尔是对的，爱因斯坦是错的。

从1969年到1975年，克劳塞在加州大学伯克利分校和劳伦斯伯克利国家实验室工作，随后在劳伦斯利弗莫尔国家实验室工作，并担任顾问和发明家。根据Budker的说法，克劳塞在1990年代回到伯克利，并在物理系非正式地工作了几年，建立了一种新型的原子干涉仪。

“他总是有很多有趣和不寻常的想法，并渴望详细讨论它们，”Budker说，他与弗里德曼共享同一位博士论文导师。

相关信息
伯克利实验室关于约翰·克劳塞的故事
纪念：斯图尔特·弗里德曼，著名核物理学家（2012年11月16日）
诺贝尔物理学奖新闻稿
证明量子纠缠是真实的（加州理工学院新闻报道）
PBS新星关于弗里德曼-克劳塞实验的视频剪辑