2012诺贝尔物理学奖

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2012年诺贝尔物理学奖揭晓，法国科学家塞尔日·阿罗什(Serge Haroche)与美国科学家大卫·维因兰德(David Wineland)获奖。获奖理由是“发现测量和操控单个量子系统的突破性实验方法”。二人将平均分享800万瑞典克朗奖金。



控制单量子系统



塞尔日·阿罗什（Serge Haroche），法国公民。1944年出生于摩洛哥卡萨布兰卡。1971年从巴黎第六大学获得博士学位。现为法兰西学院和巴黎高等师范学院教授。

大卫·维因兰德（David J. Wineland），美国公民。1944年出生于美国威斯康星洲密尔沃基。1970年从哈佛大学获得博士学位。现供职于美国国家标准与技术研究院和科罗拉多大学波尔得分校。

量子世界里的粒子控制

塞尔日·阿罗什和大卫·维因兰德独立地发明并拓展出能够在保持个体粒子的量子力学属性的情况下对其进行测量和操控的方法，而这在之前被认为是不能实现的。

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。对于单个光子或物质粒子来说，经典物理学定律已不再适用，量子物理学开始“接手”。但从环境中分离出单个粒子并非易事，而且一旦粒子融入外在世界，其神秘的量子性质便会消失。因此，许多通过量子物理学推测出来的现象看似荒诞，也不能被直接观测到，研究人员也只能进行一些猜想实验，试图从原理上证明这些荒诞的现象。

通过巧妙的实验方法，阿罗什和维因兰德与研究小组一起成功地实现对量子碎片的测量和控制，颠覆了之前人们认为的其无法被直接观测到的看法。这套新方法允许他们检验、控制并计算粒子。

他们的方法大同小异。大卫·维因兰德是利用光或光子来捕捉、控制以及测量带电原子或者离子。

塞尔日·阿罗什采取了相反的方法：通过发射原子穿过阱，他控制并测量了捕获的光子或光粒子。

两位获奖者均在量子光学领域研究光与物质间的基本相互作用，这一领域自1980年代中期以来获得了相当多的成就。他们的突破性的方法，使得这一领域的研究朝着基于量子物理学而建造一种新型超快计算机迈出了第一步。就如传统计算机在上世纪的影响那样，或许量子计算机将在本世纪以同样根本性的方式改变我们的日常生活。极端精准的时钟在他们研究的推动下应运而生，有望成为未来新型时间标准的基础，而其精准度超越现代铯时钟百倍以上。

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