什么是自由度？自由度就是描述一个体系所需的变量的数目。例如一个静止在一条线上的粒子，描述它只需要一个数，自由度就是1。静止在一个面上的粒子，自由度就是2。三维空间中的静止粒子，自由度就是3。描述三维空间中一个运动的粒子，需要知道位置的3个分量和动量的3个分量，自由度是6。光子具有自旋角动量和轨道角动量，如果你看不懂这两个词，没关系，只要明白它们是两个自由度就够了。在1997年的实验中，传的只是自旋。此后各种体系的各种自由度都被传输过，但每次实验都只能传输一个自由度。
传输一个自由度固然很厉害，但是只具有演示价值。隐形传态要实用，就必须传输多个自由度。这在理论上是完全可以实现的。打个比方，现在用颜色和形状来表示状态，A粒子最初是红色的正方体，我们可以让B粒子变成红色的正方体，同时A变成绿色的球体。这个扩展看似显而易见，但跟传输一个自由度相比，有极大的困难。隐形传态实验一般需要一个传输的“量子通道”，这个通道是由多个粒子组成的，这些粒子纠缠在一起，使得一个粒子状态的改变立刻就会造成其他粒子状态的改变。用物理学术语说，这些粒子处于“纠缠态”。制备多粒子的纠缠态已经是一个很困难的任务了，而要传输多个自由度，就需要制备多粒子的多个自由度的“超纠缠态”，更加令人望而生畏。潘建伟研究组就是攻破了这个难关，搭建了6光子的自旋-轨道角动量纠缠实验平台，才实现了自旋和轨道角动量的同时传输。
用《道德经》的话说：“道生一，一生二，二生三，三生万物。”1997年实现了道生一，那时潘建伟还是博士生。2015年实现了一生二，这时他已经是量子信息的国际领导者。从传输一个自由度到传输两个自由度，走了18年之久，这中间有无数的奇思妙想、艰苦奋斗，是人类智慧与精神的伟大赞歌。
下面我们来看其余九大突破。再次强调，排名不分先后，九名并列亚军。每一项工作都是科学家们的卓越成就，值得我们热烈鼓掌。基本内容是我对上引欧洲物理学会新闻的翻译，有些地方加上我的注释。
首次测量到单电子的同步辐射。奖给8号项目（Project 8）协作组（注释：8号项目的两位发言人来自美国的麻省理工大学和加州大学圣塔芭芭拉分校），他们测量到氪-83的β衰变中发射出的单个电子的同步辐射。辐射是在电子通过磁场时发出的，使得团队可以对粒子被发射时的能量作出非常精确的测量。8号项目正在努力提高测量精度，以用于计算物理学中最难以捉摸的量之一——电子型反中微子的质量，这些电子型反中微子也是在β衰变中发射出的。注释：根据相对论，能量等于质量乘以光速的平方。因此如果精确地知道一个核反应前后那些能观测到的粒子的能量，两者相减就得到那些观测不到的粒子（在这里是电子型反中微子）带走的能量，也就知道了这些粒子的质量。因为中微子的质量非常微小，接近于零，所以这个实验需要极高的精度，才能得出有意义的结果。
终于发现了外尔费米子。奖给普林斯顿大学的Zahid Hasan、麻省理工大学的Marin Soljačić以及中国科学院（注释：物理研究所）的方忠与翁红明，为他们关于外尔费米子的先驱性工作。这些无质量的粒子是德国数学家赫尔曼·外尔（Hermann Weyl）在1929年预言的。Hasan和方忠、翁红明领导的团队各自独立地在准金属砷化钽（TaAs）中发现了一种准粒子的指示性证据，这种准粒子表现得就像外尔费米子。Soljačić和同事们在一种非常不同的材料中发现了存在外尔玻色子的证据，——一种“双gyroid”（注释：gyroid是一种无穷连接的三重周期性最小面，参见https://en.wikipedia.org/wiki/Gyroid）的光子晶体。外尔费米子的无质量特性意味着它们可能被用于高速电子学，此外由于它们面对散射时受到拓扑保护，对量子计算机可能也有用处。注释：对外尔费米子的一个介绍，可以见中科院物理所戴希研究员的博客《外尔半金属的故事》（http://blog.sciencenet.cn/blog-600872-906367.html），他和方忠用理论计算预测了在TaAs中发现外尔费米子的可能性。现在发现的外尔费米子不是真实的粒子，而是一种真实粒子的集体运动模式，即准粒子，这是凝聚态物理中特有的现象。外尔最初是在粒子物理领域预言这种粒子的，寻找它花了86年，最终却是在凝聚态物理领域找到了这种粒子。在凝聚态物理中实现粒子物理的理论，是当代物理学一种普遍而有趣的思路。
