法國法蘭西學(xué)院和巴黎高等師范學(xué)院教授塞爾日·阿羅什(Serge Haroche)與美國科羅拉多大學(xué)波爾得分校研究員大衛(wèi)·維因蘭德(David Wineland)由于在量子光學(xué)上取得的成績共同贏得了今年的諾貝爾物理學(xué)獎。

塞爾日·阿羅什(左）和大衛(wèi)·維因蘭德(右)

量子光學(xué)將有助于未來開發(fā)出速度更快的計算機處理器、更好的通信設(shè)備和更加精確的時鐘。

法國科學(xué)家塞爾日·阿羅什與美國科學(xué)家大衛(wèi)·維因蘭德通過不同的方式獨立的開發(fā)并拓展出對單個粒子進行測量和操控的方法,同時保留個體粒子的量子力學(xué)性質(zhì)不變。研究方法上，大衛(wèi)·維因蘭德利用了光或光子來捕捉、控制以及測量帶電原子或者離子。而塞爾日·阿羅什則采取了相反的方法：他通過發(fā)射原子穿過陷阱，控制并測量了捕獲的光子或光粒子。

盡管經(jīng)典物理學(xué)能夠描述電流或光束的行為，但是這些定律已經(jīng)不再適合測量單個原子、電子或光子。在這種情況下，一套新的定律，量子力學(xué)開始“接手”。隨著IT行業(yè)開始更加密集地對芯片進行封裝，這一理論的重要性也日益突顯。未來將用原子或電子存儲每個比特，同時光纖通信系統(tǒng)速度也將變得更為迅速，屆時每個光脈沖將由幾個光子組成。

在研究量子現(xiàn)象時，研究者需要面對大量挑戰(zhàn)，包括隔離單個粒子，在不影響或破壞個體粒子的情況下對它們的量子行為進行觀察和測量。阿羅什和維因蘭德率先解決了這些問題，為研發(fā)新一代量子計算機邁出了第一步。至于這類計算機何時出現(xiàn)在市場上卻不是阿羅什能夠回答的一個問題。

瑞典皇家科學(xué)院宣布了2012諾貝爾物理學(xué)獎后，阿羅什在接受記者電話采訪時稱：“我也不知道。我們正在做的是基礎(chǔ)性研究。我們正在研究嘗試?yán)斫馐挛镌诹孔蛹墑e的行為方式。目前還有許多的研究，在起步階段我們無法預(yù)測到最后的應(yīng)用情況。它們就和激光以及核磁共振一樣。量子系統(tǒng)的操控也屬于相同的類型的物理學(xué)。”

最初，激光僅被用于測距和創(chuàng)建全息圖，而現(xiàn)在激光還被廣泛地用于CD播放器、遠(yuǎn)距離通信。核磁共振最初被視為一種根據(jù)原子的磁特性識別單個原子的方式，但是后來成為了磁共振成像的基礎(chǔ)，MRI掃描設(shè)備也被用于診斷眾多疾病。

在談及自己的研究時，阿羅什稱：“在基礎(chǔ)階段還有許多事情要研究。目前人們也很難想象它們未來眾多的潛在應(yīng)用。未來可能會出現(xiàn)量子計算機、量子模擬器，或是量子通信系統(tǒng)”

在維因蘭德的研究方面，量子光學(xué)將使得未來量子時鐘的精確度比目前原子鐘高100倍。

阿羅什稱：“它們將以更高的精確度測量重力移動。在地質(zhì)或地震探測中，量子時鐘可用于測量重力場的異?，F(xiàn)象。”

阿羅什和維因蘭德均生于1944年，他們將共同分享800萬瑞典克朗(約合114萬美元)的獎金。(范范編譯)