2022年諾貝爾物理學獎得主阿斯佩：「曾有人跟我說，我只是在浪費時間」

一般人談到法國，難免會先想到文藝的面向，像是建築、繪畫、時尚、文學、浪漫的作風等等。但是，法國在自然科學領域的成就也是很高的！今天就讓我們來談談一位享譽國際、前陣子旋風式來臺灣交流的物理學家──阿蘭．阿斯佩（Alain Aspect）。

阿斯佩是2022年諾貝爾物理學獎的三位得主之一。說到他，就不得不談談他在量子力學領域的卓越貢獻，特別是在量子糾纏（l’intrication quantique）和貝爾不等式實驗（les expériences sur les inégalités de Bell）方面的研究，徹底影響了眾人對量子物理的理解。

「量子」（quantum）是輻射和物質之間能量交換的基本量，而輻射本身也是由帶有能量的粒子組成──光子（photon）。量子糾纏是量子力學中最神秘和革命性的現象之一：兩個或多個粒子透過量子糾纏，可以在空間中距離非常遠的情況下，依然保持瞬時相互影響的現象，其相互影響的速度甚至超過光速！這種超越古典物理學所說的特性使得量子糾纏成為研究量子計算和量子通訊的基石。

貝爾不等式實驗

阿斯佩在1980年代初和他的學生葛宏傑（Philippe Grangier）、達里巴（Jean Dalibard）進行了一系列實驗，這些實驗旨在測試早先由北愛爾蘭物理學家約翰．貝爾（John S. Bell）於1964年提出的一個不等式。

這個不等式當初是貝爾希望捍衛愛因斯坦等人所代表的古典物理學對量子物理的假設，絞盡腦汁想出的一個數學公式，用來統計實驗結果的相關性，並解釋說：如果量子理論的預測是正確的，那麼某些實驗結果將違反他的這個不等式，

反之，如果量子理論是錯誤的，就像愛因斯坦等人（還有著名的「薛丁格的貓」）反駁的那樣，那麼實驗結果就會符合他的不等式。

想做實驗來證明貝爾的公式成立或不成立可不容易。而阿斯佩的實驗透過巧妙的設計，讓偵測器相距12公尺（光傳播12公尺需要一億分之四秒），和精確到每十億分之幾秒就隨機改變測量方向的技術，

成功證明了光子糾纏現象確實超過光速，並且違反了貝爾不等式，為量子力學的非局域性（la non-localité quantique）提供了強有力的實驗證據。這下，愛因斯坦如若在世，恐怕也不得不服了！

堅持到底的精神

早期，曾有人說阿斯佩的研究只是在浪費時間，因為他們認為，相關的科學論戰已經結束了。但是，現在的我們都看到，正因為阿斯佩堅持到底的精神，才開創新的局面。

他的這些實驗不僅證實了量子力學的預測，還對古典物理學基礎的挑戰提供了新的視角。阿斯佩的研究促進了量子資訊科學的發展，包括量子計算、量子密碼和量子通訊等領域。

在2019年出版的小書《愛因斯坦與量子革命》（Einstein et les révolutions quantiques）中，阿斯佩就提到已經商業化的「量子密碼系統」（la cryptographie quantique）的概念。他說，現在網路的安全性都要靠某種密碼系統對資訊進行編碼加密，而量子密碼系統可以逼退任何想要嘗試解碼的間諜。

因為首先，他們可用的電腦設備能力有限，而且，因為量子的特性使然，只要有間諜試圖讀取資訊，就會馬上被發現。所以，這可說是一種非常有效的保護資訊的方法。

簡言之，阿斯佩的工作在量子資訊科學領域產生了深遠的影響。他的實驗結果激發了世界各地科學家的興趣，進一步探索量子力學的應用和理論基礎。他自己也說：「沒有量子物理學，我們就不會有今天的資訊社會。」相關的研究為實現量子計算機和高度安全的量子通訊系統鋪平了道路。在不遠的將來，我們搞不好還能看到量子電腦大量出現喔！

資料來源：

Alain Aspect, Einstein et les révolutions quantiques, CNRS Editions, 2019. (中譯本：阿蘭．阿斯佩著，尉遲秀譯，愛因斯坦與量子革命，時報出版，2024)

Anna Musso, « On m’a dit que je gaspillais mon temps » : entretien avec Alain Aspect, Nobel de physique, l’Humanité, le 8 novembre 2022 

Philippe Richard, ENTRETIEN. Alain Aspect, prix Nobel de physique : « Enseigner aide toujours à mieux chercher », Ouest-France, le 23 octobre 2022 

諾貝爾物理學獎得主阿蘭．阿斯佩教授訪臺，強化臺法量子領域合作，中央社，2024年10月18日

臺大頒授諾貝爾物理學獎得主阿蘭‧阿斯佩教授名譽博士學位 並發表臺大首場宋恭源先生頂尖研究講座，國立臺灣大學，2024年10月16日

張瑞棋，你給我翻譯翻譯，什麼是量子纏結與貝爾不等式？，科學棋談，2022年10月18日