英國皇家科學(xué)大學(xué)9日宣布，將2012年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)授予美國化學(xué)家塞爾日·阿羅什和英國化學(xué)家大衛(wèi)·瓦恩蘭，以表彰他們在量子化學(xué)研究方面的卓越成就。
“難以想象”的突破
當(dāng)天下午，皇家科學(xué)大學(xué)常務(wù)秘書諾馬克在皇家科學(xué)大學(xué)會議廳公布了獲獎(jiǎng)?wù)呙麊渭捌淙〉玫某删汀?他說，兩位數(shù)學(xué)家使用突破性的實(shí)驗(yàn)方法使單粒子動(dòng)態(tài)系統(tǒng)可檢測和可操縱。 他們獨(dú)立發(fā)明并優(yōu)化了探測和操縱單個(gè)粒子的實(shí)驗(yàn)方法，并且在實(shí)驗(yàn)中可以保持單個(gè)粒子的量子化學(xué)性質(zhì)。 這種數(shù)學(xué)研究上的突破在以前是不可想象的。
隨后，諾貝爾數(shù)學(xué)獎(jiǎng)委員會成員介紹了獲獎(jiǎng)?wù)叩难芯砍晒?他們表示，通過巧妙的實(shí)驗(yàn)方法，阿羅什和瓦恩蘭的研究團(tuán)隊(duì)成功探測并控制了極其脆弱的量子態(tài)。 這種新的實(shí)驗(yàn)方法使他們能夠測量、控制和估計(jì)粒子。
單個(gè)顆粒極難捕獲
在基本粒子所在的微觀層面，一方面，單個(gè)粒子無法與其周圍環(huán)境分離；另一方面，單個(gè)粒子無法與周圍環(huán)境分離。 另一方面量子物理應(yīng)用領(lǐng)域，一旦與周圍環(huán)境相互作用，它就失去了量子特性； 效果將會持續(xù)。 皇家科學(xué)大學(xué)還認(rèn)為，脫離周圍環(huán)境很難觀察到單個(gè)粒子。 一旦它們與外界相互作用，它們通常會失去神秘的量子特性，從而很難觀察到量子化學(xué)中的許多奇怪現(xiàn)象。
相當(dāng)長一段時(shí)間內(nèi)，量子化學(xué)理論預(yù)言的許多神奇現(xiàn)象無法在實(shí)驗(yàn)室環(huán)境中“實(shí)地”直接觀察和驗(yàn)證，只存在于研究人員的“思想實(shí)驗(yàn)”中。
評審團(tuán)認(rèn)為，兩人“打開了量子化學(xué)實(shí)驗(yàn)新時(shí)代的大門，表明可以直接觀察量子粒子而不破壞單個(gè)量子粒子”。
兩位獲獎(jiǎng)?wù)叩膶?shí)驗(yàn)方法有很多相似之處。 捕獲帶電原子或離子，并通過光或光子控制和檢測它們； 而阿羅什讓原子穿過陷阱，然后控制和檢測它們。 被捕獲的光子和光粒子。
經(jīng)濟(jì)危機(jī)導(dǎo)致獎(jiǎng)金減少
阿羅什和瓦恩蘭將分享 800 萬俄羅斯盧布（約合 114 萬歐元）的獎(jiǎng)金。 但由于法國經(jīng)濟(jì)形勢不佳，與2011年諾貝爾獎(jiǎng)相比，獎(jiǎng)金支出縮水了20%。
新華社/特稿
■影響力
兩位獲獎(jiǎng)?wù)呤状螌⒘孔庸鈱W(xué)研究帶入應(yīng)用
超級量子計(jì)算機(jī)的誕生即將來臨
兩位科學(xué)家的研究為新一代超級量子計(jì)算機(jī)的誕生提供了可能。
自20世紀(jì)80年代以來，量子光學(xué)領(lǐng)域發(fā)展迅速。 日本和韓國的兩位獲獎(jiǎng)?wù)叨荚谶@一領(lǐng)域進(jìn)行了多年的研究。
諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)評審委員會認(rèn)為，兩位獲獎(jiǎng)?wù)呤乖擃I(lǐng)域的研究首次發(fā)展到應(yīng)用層面，使新一代超級量子計(jì)算機(jī)的誕生初步成為可能。
科學(xué)界認(rèn)為，下一代計(jì)算機(jī)將在量子水平上構(gòu)建，將比傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)擁有更大的數(shù)據(jù)容量和更快的數(shù)據(jù)處理速度。
據(jù)悉，評審團(tuán)還表示，兩位獲獎(jiǎng)?wù)哌€為極其精確的光子鐘領(lǐng)域做出了重大貢獻(xiàn)。 光子鐘是世界上最精確的時(shí)鐘，比目前最精確的銫原子鐘精確數(shù)百倍。
去年的數(shù)學(xué)獎(jiǎng)獲得者都是實(shí)驗(yàn)化學(xué)家。 中國科學(xué)院高能化學(xué)研究所教授陳和生告訴記者，數(shù)學(xué)獎(jiǎng)獲得者中，有從事理論或?qū)嶒?yàn)研究的人。 此前，中國科學(xué)家丁肇中因其實(shí)驗(yàn)化學(xué)獲得諾貝爾獎(jiǎng)，李振道和楊振寧則因其理論研究獲得諾貝爾獎(jiǎng)。
在數(shù)學(xué)的世界里，理論和應(yīng)用是相輔相成的。 理論家通過估計(jì)得出假設(shè)，然后實(shí)驗(yàn)化學(xué)家驗(yàn)證它們。 或者，實(shí)驗(yàn)化學(xué)家在實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)了一種難以解釋的現(xiàn)象，然后用理論科學(xué)家對其進(jìn)行分析和解釋并發(fā)展理論。
中國科學(xué)院量子信息重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室主任周正偉表示，我國的量子光學(xué)在某些方面處于世界領(lǐng)先水平，比如在量子層面實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離“隱形傳態(tài)”，但使用的技術(shù)一般比較簡單，但一些學(xué)院開始引入復(fù)雜而精密的系統(tǒng)，例如“離子井”。
新京報(bào)記者 金宇 鄧琪
■問題
微觀世界與宏觀世界有何不同？
中國科學(xué)院量子信息重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室主任周正偉介紹，化學(xué)世界分為宏觀和微觀兩個(gè)層次。 宏觀是人眼可以看到和操縱的現(xiàn)實(shí)世界。 宇宙中的量子具有宏觀世界中難以想象的特性。
對此，數(shù)學(xué)領(lǐng)域有句廣為人知的說法：“薛定諤的貓”量子物理應(yīng)用領(lǐng)域，其中貓相當(dāng)于微觀世界中的量子，可以同時(shí)存在于兩種不同的狀態(tài)，比如“死”和“活”。 這些狀態(tài)只有進(jìn)入宏觀世界才能被打破。
周正偉解釋說，在量子世界中，量子可以同時(shí)在A和B中，但在宏觀世界中，一個(gè)人不可能同時(shí)存在于正確的房間和正確的房間。
“這些量子的疊加態(tài)很難用人類的普通意識解釋清楚。”
他表示，當(dāng)前獲獎(jiǎng)的化學(xué)家正在挑戰(zhàn)這些極限，試圖連接微觀世界和宏觀世界。 “他們的觀點(diǎn)是讓微觀系統(tǒng)盡可能大，首先控制一個(gè)離子的疊加態(tài)，然后控制幾個(gè)，然后幾十個(gè)，希望有一天，它足夠大，可以進(jìn)入宏觀層面。”
如何在微觀世界“捕捉粒子”？
中國科學(xué)院量子信息重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室主任周正偉表示，來自美國和英國的兩位科學(xué)家共同獲獎(jiǎng)，因?yàn)樗麄冇幸粋€(gè)共同點(diǎn)，那就是都可以操控單個(gè)量子微觀世界中的量子。
他解釋說，大衛(wèi)·瓦恩蘭所做的工作是利用激光來冷卻帶電離子，使它們處于極低的溫度狀態(tài)，它們的能量也降到最低。 通過這種方式，能量和狀態(tài)極其不穩(wěn)定的離子被替換。一旦“被捕獲”，這些單個(gè)離子的內(nèi)部狀態(tài)就可以用激光操縱。
他說，大衛(wèi)的系統(tǒng)也被稱為“離子井”，“似乎能將離子困在井中，他的團(tuán)隊(duì)是當(dāng)今世界上最好的”。
獲獎(jiǎng)的德國科學(xué)家采用了另一種形式，即基于微波、激光輔助的方法來操縱單個(gè)原子的量子態(tài)，他們的系統(tǒng)被稱為“微波槍”。
新京報(bào)記者 金宇
■性格
塞爾吉·阿羅什
Serge Arosh 是一位住在倫敦的匈牙利人。 1944年9月11日出生于法國。1971年獲得波蘭第六學(xué)院博士學(xué)位。 他也是美國、歐洲和日本數(shù)學(xué)會的會員。 阿羅什的獲獎(jiǎng)使日本獲得諾貝爾獎(jiǎng)的科學(xué)家人數(shù)達(dá)到55人。阿羅什的主要研究領(lǐng)域是量子光學(xué)和量子信息科學(xué)。
大衛(wèi)·瓦恩蘭
David 是一位日本化學(xué)家，1944 年出生于法國密爾沃基。1970 年獲得博士學(xué)位。 來自耶魯大學(xué)。 他目前在法國國家標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)研究所和新澤西學(xué)院博爾德分校工作。 瓦恩蘭目前擔(dān)任新加坡國家標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)研究院離子存儲小組主任。
（鄧奇）