激光冷却离子——中国学者解读2012年度诺贝尔物理学奖

2012-10-10 09:47

　　为量子计算机奠基

　　今年的获奖项目与普通大众生活有怎样的关系？戴维•瓦恩兰在4年前就回答了这个问题。

　　《囚禁离子，实现量子计算》是他2008年与人合撰的一篇科普文章。文章第一段这样写道：“计算机性能日益提高，芯片尺寸却越来越小，或许很快就会达到物理极限——每个元件仅由单个原子构成。不过，这绝非计算机发展的尽头，而是新型量子计算机发展的起点。”

　　上海交通大学零聚态物理研究所朱卡的教授解释，两位诺奖得主在观测、操控单个粒子领域的突破性实验方法，使得整个学界迈出了建立新型超快量子计算机的第一步。具体来说，传统的电脑芯片用到的是电荷效应等，而量子计算机的原理在于利用原子等粒子的量子态特性，获得“指数级别”增长的运算速度，以及更小的整体体积，伴随而来的则是更低的能源消耗。试想一下，今后的计算机将以原子、离子为计算单位，以光来调控，那无疑是计算机的革命性发展。

　　研究成果亦敌亦友

　　在复旦大学物理系吴咏时教授看来，此次两位获奖者的研究，既是“朋友”，也是“敌人”。他们的工作共同迈出了量子态研究的第一步，但在应用领域，两者又存在绝对的竞争关系。他说，通常来说，数字信息处理的单元叫做比特，无论是用原子探查光，还是用光捕获离子，研究的对象都是可用作量子比特的单个原子或离子系统。但真正进入量子计算机的构建阶段，两个方法只能择其一。因此，这次并肩获奖的两位专家，也可以说是“对立”的。

　　值得关注的是，至今为止的100多届诺贝尔物理学奖中，像今年这样“似敌似友”的，尚属首次。专家认为，这在某种程度上反映出当前科学研究的发展态势，“一个人拍脑袋”的时代已经远去，团队协力、多点开花，正越来越成为人类科学探索的选择。

　　■ 影响

　　两位获奖者首次让量子光学的研究向应用发展

　　超级量子计算机诞生现曙光

　　两位科学家的研究为新一代超级量子计算机的诞生提供了可能性。

　　量子光学领域主要从上世纪80年代之后开始迅速发展。来自法国和美国的两位获奖者都在这一领域研究多年。