实验精神终将胜利：量子纠缠的祛魅七十年(3)

有了实验方法，下一个问题是实验标准。究竟如何确定量子纠缠效应是否真的能够跨越距离限制？这里就要提到1964年英国物理学家约翰·贝尔提出了以他名字命名的数学不等式——贝尔不等式。贝尔提出，如果存在隐藏变量，大量测量结果之间的相关性将永远不会超过某个值。如何量子纠缠的真实情况符合量子力学的理论预测，那么实验结果将违反贝尔不等式，从而导致超过不等式预设，粒子之间展现出更强的相关性。
从这里开始，2022年物理诺贝尔奖得主们走到了舞台中央。
1972年，约翰·克劳泽发展了贝尔不等式的想法，进行了实际的量子纠缠实验。实验通过一次发射两个纠缠光子，每个光子射向检测偏振的滤光片，以此来观察产生的光子纠缠情况。而实验结果违反了贝尔不等式，与量子纠缠的设想一致。
但在当时，这种实验引发了很多质疑，甚至被指出了很多漏洞。比如实验在制备和捕获粒子方面效率太低、测量方式存在问题、纠缠粒子之间距离太小等等，其结果并不具备说服力。尽管面对着诸多挑战，但克劳泽教授一直坚持着光子纠缠的实验方向，并进行了源源不断地实验改进，最终证明了量子纠缠的超远距离干涉确实存在。
除了约翰·克劳泽之外，其他人也在积极探索证伪贝尔不等式的实验。1982年，另一位诺奖得主阿兰·阿斯佩等人改进并完善了克劳泽的实验方法。在纠缠粒子离开发射源后，通过切换测量设置的方式来确保制备粒子的方法不会影响实验结果。
1998年，第三位诺奖得主安东·蔡林格等人在奥地利因斯布鲁克大学完成贝尔定理实验。通过多粒子纠缠态的实验，彻底排除了定域性漏洞，以决定性的实验结果证明了量子纠缠真实存在。同时，蔡林格团队的多粒子实验可开创了量子通信与密码学的诸多可能性。1997年，其团队完成了量子隐形传态的原理性实验验证，为量子信息学奠定了基础。2015年，安东·蔡林格团队又完成了无漏洞的贝尔不等式实验验证。
在50年间，一次次的实验跋涉，最终证明所有结果都证伪贝尔不等式，支持量子力学对微观世界的法则设想。
至此我们才知道，量子纠缠是真实存在的。
持续探索：进入新世纪的大型实验
有了基础方法与基础结论，量子纠缠的科学价值也就愈发明晰。科学界的好奇开始由量子纠缠是否存在，转向了我们能否控制量子纠缠，以及能否通过量子纠缠窥探充满未知的微观世界。这个过程中，不断输出的量子纠缠实验成果，也像很多科学发展一样“沿途下蛋”，打开了量子信息学这个应用学科的发展空间。