瑞典皇家科學(xué)院9日宣布，將2012年諾貝爾物理學(xué)獎授予法國物理學(xué)家塞爾日·阿羅什和美國物理學(xué)家戴維·瓦恩蘭，以表彰他們在量子物理學(xué)方面的卓越研究。

“不可想象”的突破

當(dāng)天上午，瑞典皇家科學(xué)院常任秘書諾爾馬克在皇家科學(xué)院會議廳宣讀了獲獎?wù)呙麊渭捌浍@獎成就。他說，這兩位物理學(xué)家用突破性的實驗方法使單個粒子動態(tài)系統(tǒng)可被測量和操作。他們獨立發(fā)明并優(yōu)化了測量與操作單個粒子的實驗方法，而實驗中還能保持單個粒子的量子物理性質(zhì)，這一物理學(xué)研究的突破在之前是不可想象的。

隨后，諾貝爾物理學(xué)獎評選委員們介紹了獲獎?wù)叩难芯砍晒�。他們說，通過巧妙的實驗方法，阿羅什和瓦恩蘭的研究團隊都成功地測量和控制了非常脆弱的量子態(tài)，這些新的實驗方法使他們能夠檢測、控制和計算粒子。

單個粒子極難俘獲

在基本粒子所處微觀層面上，單個粒子一方面難以與周圍環(huán)境分離;另一方面是一旦與周圍環(huán)境相互作用，隨即失去量子特性;另外，如果兩個粒子相互作用，即使兩者分離，互動作用會繼續(xù)存在。瑞典皇家科學(xué)院也認(rèn)為，單個粒子很難從周圍環(huán)境中隔離觀測，一旦它們與外界發(fā)生交互，通常會失去神秘的量子性質(zhì)，使得量子物理學(xué)中很多奇特現(xiàn)象無法被觀測到。

相當(dāng)長一段時期內(nèi)，量子物理學(xué)理論所預(yù)言的諸多神奇現(xiàn)象難以在實驗室環(huán)境下直接“實地”觀測和驗證，只存在于研究人員的“思維實驗”中。

評委會認(rèn)定，兩人“開啟量子物理學(xué)實驗新時代的大門，顯示不必?fù)p毀量子粒子個體，就可以直接觀測它們”。

兩位獲獎?wù)叩膶嶒灧椒ㄓ泻芏嘞嗨浦�處，瓦恩蘭困住帶電原子或離子，通過光或光子來控制和測量它們;而阿羅什卻讓原子通過一個陷阱，從而控制和測量被困光子和光的粒子。

經(jīng)濟危機致獎金縮水

阿羅什和瓦恩蘭將分享800萬瑞典克朗(約合114萬美元)的獎金。不過，歐洲經(jīng)濟狀況不佳所致，與2011年度諾獎相比，獎金總額縮水20%。

新華社電/專稿

■ 影響

兩位獲獎?wù)呤状巫屃孔庸鈱W(xué)的研究向應(yīng)用發(fā)展

超級量子計算機誕生現(xiàn)曙光

兩位科學(xué)家的研究為新一代超級量子計算機的誕生提供了可能性。

量子光學(xué)領(lǐng)域主要從上世紀(jì)80年代之后開始迅速發(fā)展。來自法國和美國的兩位獲獎?wù)叨荚谶@一領(lǐng)域研究多年。

諾貝爾物理學(xué)獎評審委員會認(rèn)為，兩位獲獎?wù)呤状巫屵@個領(lǐng)域的研究向應(yīng)用層面發(fā)展，讓新一代的超級量子計算機的誕生有了初步的可能。

科學(xué)界認(rèn)為，下一代計算機將是建立在量子層面的，它將比傳統(tǒng)的計算機數(shù)據(jù)容量更大，數(shù)據(jù)處理速度更快。

此外，評委會還表示，兩位獲獎?wù)咭苍跇O端精準(zhǔn)的光子鐘領(lǐng)域有著重大貢獻。光子鐘是世界上最精準(zhǔn)的鐘，比目前的最精準(zhǔn)的銫原子鐘要精確好幾百倍。

今年物理學(xué)獎的獲獎?wù)叨际菍嶒炍锢韺W(xué)家。中科院高能物理研究所院士陳和生對記者介紹，物理學(xué)獎得主中，從事理論或?qū)嶒炑芯康亩加�。此前，華人科學(xué)家丁肇中就是憑借實驗物理而獲得了諾貝爾獎，而李振道和楊振寧則憑借理論研究獲得諾獎。

在物理界，理論和應(yīng)用互補，理論學(xué)家通過計算得出假設(shè)，實驗物理學(xué)家繼而進行驗證，或者，實驗物理學(xué)家在實驗中發(fā)現(xiàn)了一個現(xiàn)有假設(shè)無法解釋的現(xiàn)象，再由理論學(xué)家對其進行分析解釋，發(fā)展理論。

中科院量子信息重點實驗室教授周正威說，我國的量子光學(xué)在某些方面世界領(lǐng)先，如實現(xiàn)了量子層面較遠(yuǎn)距離的“瞬間轉(zhuǎn)移”，但采用的技術(shù)總體上還較為簡單，不過也有些大學(xué)開始引入“離子井”這樣復(fù)雜高尖端的系統(tǒng)。

新京報記者 金煜 鄧琦

■ 釋疑

微觀與宏觀世界如何不同？

中科院量子信息重點實驗室教授周正威介紹，物理世界分成宏觀和微觀兩個層面，宏觀是人眼能見到，能夠操縱的現(xiàn)實世界，而微觀層面則由極小無比的量子構(gòu)成，在微觀世界中的量子，有著宏觀世界無法想象的特性。

對此，物理學(xué)界有一個很著名的說法：“薛定諤的貓”，其中，貓相當(dāng)于微觀世界里的量子，可以同時存在于兩個不同的狀態(tài)中，如“死”與“活”，只有進入宏觀世界時，這種狀態(tài)才會被打破。

周正威解釋，在量子世界中，量子可以同時處于A地和B地，但在宏觀世界中，一個人無法同時存在于左邊的屋子和右邊的屋子里。

“量子這種疊加狀態(tài)，用人類的一般意識是無法說清楚的。”

他說，目前獲獎的物理學(xué)家就在挑戰(zhàn)這種極限，試圖在微觀和宏觀之間掛鉤，“他們的想法是，把微觀的系統(tǒng)盡可能做大，先控制一個離子的疊加狀態(tài)，然后控制幾個，再幾十個，希望有朝一日，能夠足夠大到進入宏觀層面。”

如何在微觀世界“捕粒子”？

中科院量子信息重點實驗室教授周正威說，法國與美國的這兩位科學(xué)家一同得獎，是因為他們有一個共同性，即能夠操縱微觀世界里的單個量子。

他解釋，戴維·瓦恩蘭所做的工作，是用激光冷卻帶電的離子，令其處于溫度極低的狀態(tài)，能量也降到最低，這樣，原先能量和狀態(tài)極其不穩(wěn)定的離子就被“囚禁”了，然后就可以用激光操縱這些單個離子的內(nèi)部狀態(tài)。

他表示，戴維做的系統(tǒng)稱為“離子井”，“就好像把離子陷在井里一樣，他的組是現(xiàn)在世界上這塊做得最好的。”

而獲獎的法國科學(xué)家則采用了另一種方式，即微波為主，激光為輔的方式來操縱單個原子的量子狀態(tài)，其系統(tǒng)被稱為“微波槍”。

新京報記者 金煜

■ 人物

塞爾日·阿羅什

塞爾日·阿羅什是法國人，現(xiàn)居巴黎，1944年9月11日出生于摩洛哥，1971年他從法國第六大學(xué)獲得博士學(xué)位，現(xiàn)為法蘭西學(xué)院教授兼量子物理學(xué)會主席，同時他也是法國、歐洲和美國物理學(xué)會會員。阿羅什的獲獎，使法國獲得諾貝爾獎的科學(xué)家達(dá)到了55人。阿羅什主要研究領(lǐng)域是量子光學(xué)和量子信息科學(xué)。

戴維·瓦恩蘭

戴維·瓦恩蘭是美國物理學(xué)家，1944年出生于美國密爾沃基。1970年，他從哈佛大學(xué)獲得博士學(xué)位�，F(xiàn)供職于美國國家標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)研究院和科羅拉多大學(xué)波爾得分校。瓦恩蘭現(xiàn)為美國國家標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)研究院離子儲存組組長。