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探秘微观世界 追寻量子足迹 2012诺贝尔物理学奖得主 法国科学家 Serge Haroche 美国科学家 David J.Winland 量子力学描绘了一个肉眼无法观测的微观世界，很多与我们的期望和在经典物理中的经验相反。量子世界本身具有不确定性。例如叠加态，一个量子可以有多重形态。量子信息的核心旨在巧妙地利用量子相干性对信息的新型载体——量子比特进行操纵控制，以非常规的方式进行信息的编码、存储和传递。量子信息处理技术本质上是量子态的操纵技术。量子想干操纵的目标是在适当的物理系统中实现对想干动力学的控制和操作。要实现相干操作，最关键的问题是找到一个相干性好的物理系统。由于具有最快的传播速度，很强的稳定性及良好的抗环境干扰能力，量子系统早已成为实现两桌子信息处理的最理想物理系统之一。为了利用股子系统来进行量子计算和量子信息的传输，对光子态的相干操作是必须的 两位物理学家用突破性的实验方法使单个粒子动态系统可被测量和操作。他们独立发明并优化了测量与操作单个粒子的实验方法，而实验中还能保持单个粒子的量子物理性质.在不破坏单个量子粒子的前提下实现对其直接观测，两位获奖者以这样的方式为量子物理学实验新纪元开辟了一扇大门。 他们的工作使以前爱因斯坦等科学家关于量子动力学的假设有了实证可能。量子动力学的任务之一是揭示光场的各种线性和非线性效应的物理机制、揭示光场与物质相互作用的各种动力学特性及其与物质结构之间的关系、揭示光子自身相互作用的基本特征、机理、规律以及光子的深层次结构等 David J.Winland利用光或光子来捕捉、控制以及测量带电原子或者离子。在实验中，将带电原子或离子被置于电场内的势阱中。在真空和低温条件下进行，使粒子远离热和辐射干扰。他用激光压制离子在势阱中的热运动，使离子停留在最低能量状态，从而观测势阱中离子的量子现象。 Serge Haroche采取了相反的方法：通过发射原子穿过阱，他控制并测量了捕获的光子或粒子。的实验是让微波光子在相距3厘米的镜 片（超导材料制作，被冷却到刚刚超过绝对零度.）之间反弹。通过势阱中的光子演示，阿罗什运用特殊调制的Rydberg 原子完成控制和测量空腔内微波光子的任务。Rydberg原子穿越空腔并离开，留下光子，但之间的相互作用使原子的量子相位发生改变，就像一阵波。当Rydberg原子离开空腔时，相位改变能测量得到，从而暗示空腔中光子的存在或逃逸。 Enter your text Enter your text Enter your text 应用 发展前景 大卫团队运用势阱中的离子制作了一个时钟，比铯原子钟精确100倍，它运用可见光制作，故称之为光钟。精确度高于10的17次方，这说明如果从大约140亿年前的大爆炸开始计时，光钟到现今的偏差仅为5秒。 很多科学家预想的可能实现的运用是量子计算机。量子计算机里，最小单位是一个量子位。大卫的团队是世界首次演示一个量子代替两个量子位的，这将带来计算机领域一场全新的革命。 2012年诺贝尔物理学奖揭晓 ．科学网 2012年物理学奖揭晓 ．财新网 《光学量子纠缠态操纵、探测及应用》，王志伟，中国科学技术大学 《量子分子动力学的操纵技术及其系统控制理论》，丛爽，控制理论及应用 《光子系统的操纵与物理模型》，卢静，湖南师范大学 Thanks!