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从“猫的生死”到量子计算机——解读2012年诺贝尔物理学奖 阅读(842 评论(0)
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my123  2012/10/11 13:57:26 回复

如果你是“科技文青”,看过美剧《生活大爆炸》,那很可能听说过一个词:薛定谔的猫。那是一只被关在黑箱子里的猫,它的生死取决于箱子里一个独立原子的状态;如果原子衰变,会引发箱内毒气泄露,猫死;反之,猫活。

奥地利物理学家薛定谔在上世纪构想的这个思想实验,被后人引为解释量子世界的经典。量子理论认为,单个原子的状态其实并非“非此即彼”,或者说,箱子里的原子既衰变又没有衰变,表现为一种概率;对应到猫,则是“既死又活”。

和其他现代物理理论一样,这说法与日常经验相去甚远,让人摸不着头脑。

10月9日,诺贝尔奖评审委员会宣布,今年的物理学奖由法国人塞尔日`阿罗什和美国人戴维`瓦恩兰分享。两位同为68岁的科学家的成就,将能给世界带来超快的量子计算机和超准的光钟;同时,也许终于可以告诉人们:薛定谔的那只猫究竟是死是活。
 

  • 从“猫的生死”到量子计算机——解读2012年诺贝尔物理学奖
  • 塞尔日·阿罗什
  • 从“猫的生死”到量子计算机——解读2012年诺贝尔物理学奖
  • 戴维·瓦恩兰
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    开启实验量子物理时代

    英国理论物理学家霍金很干脆:往箱子里开一枪,管它猫死猫活。但这只是个玩笑。其实,猫的问题最让人头大的是你没法打开箱子看。

    量子力学框架下的世界既神奇又脆弱。神秘之处在于,微观粒子通常表现为两种截然不同的状态的纠结。日常经验中所谓的“确定性”,其实是亿万个微观粒子、无数种概率的宏观统计结果。但这种“既黑又白”的量子状态又非常脆弱,一旦用宏观方法观察,比如打开装猫的箱子,哪怕只是掀开一角,神奇的叠加态就会立即被干扰、破坏——物理术语叫“塌缩”。换句话说,打开箱子那一刻,猫的生死突然由量子的叠加状态,变成宏观的确定状态。

    除了不能被百姓理解,量子学家的苦恼更在于,因为找不到一个既不破坏量子状态、又能实际观测它的实验方法,长期以来他们只能在头脑中推演结论,种种精妙的预言无法得到验证。

    昨天获奖的阿罗什和瓦恩兰,借助两个极为精巧的工具,在单个量子的观测和操控方面实现了突破。诺贝尔奖评审委员会用“开创性”描述他们的工作,认为他们为实验量子物理时代打开了大门。

    两个史无前例的实验

    华东师范大学物理系主任、国家重大科学研究计划——量子调控项目首席科学家张卫平教授用尽可能通俗的方式,向记者解释了两位新晋诺奖得主的实验。


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