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量子物理大拓展 - 2012诺贝尔物理奖再度颁给量子物理领域!

我们知道量子物理源自于古典物理,但唯有站在古典物理的根基上,量子物理才得以产生!就像任何创新的研究都必须仰赖过去的研究基础!让量子力学改变我们的世界的同时,也让过去的研究继续孕育新一代的理论!


量子世界中的粒子控制

2012年诺贝尔物理学由法国学者赛吉.雅洛许(Serge Haroche)、美国学者大卫.温兰德(David J. Wineland)两名学者获得!这两名学者的研究找出直接测量与操控个别量子系统、而不破坏其量子力学特性的突破性实验方式。他们两人分别献身“量子光学”学术领域,处理光与物质之间的交互作用。

直接测控量子 不破坏力学特性

古典物理学定律并不适用于单一光子或物质粒子,取而代之的是量子物理学!但要将单一粒子从其所处环境中分离出来并不容易,且一旦粒子与外在世界交互作用,就立刻失去其量子特性,因此,许多量子物理学中预测的奥妙现象无法被直接观察,研究人员只能进行或许能在原则上表现出这些奥妙现象的假想实验。

雅洛许和温兰德透过“巧妙的实验室方式,直接测量并控制非常脆弱的量子状态,使其得以检视、控制并计算这些粒子。雅洛许和温兰德都是在量子光学领域中,研究光子与物质粒子的基本交互作用,包括量子缠结(quantum entanglement)、态叠加superposition)等。温兰德以电极场构成一“阱”(trap),让带电原子(或离子)保持在此“离子阱”中(“离子阱”,系利用电荷与电磁场间的交互作用力来牵制带电粒子的运动,以达到将其局限在某个小范围内的目的),利用光子对其进行控制和测量。而雅洛许的方式正好相反,他让光子在由两面镜子组成的空腔中来回反射,然后藉由让原子穿过这个共振腔,探测光子量。

量子电脑 可能改变人类生活

而他们提出的突破性方法,使得此一研究领域得以在以量子物理学为基础,并为新超快速量子电脑的问世铺路。研究中粒子进入“态叠加”状态,即一个物体同时处於多种状态,应用在信息处理上,一个量子位元不再是如现今电脑用零或一二元码储存资料,而可能是零或一,或同时是零也是一,使得信息处理量提高许多。此外,在本世纪,量子计算机(quantum computer)有可能将如同上一世纪的经典计算机一般,以同一种快速的方式改变我们的日常生活。此研究也引发了极其精确时钟的制造,成为未来新计时标准的基础,精确度比现今的銫原子钟高数百倍。

 

摘译自诺贝尔官网新闻稿 

 
Serge Haroche 是法国原子物理学与量子光学的专家,发表了大量文章在的Optics Communications (光学通信) 和 the Journal of Luminescence发光期刊。
 
   
 
David J. Wineland 是美国物理学者,他文章发表在Chaos, Solitons & Fractals 和 Physics Letters A
 
  *照片取自诺贝尔官网

ScienceDirect 相关免费文章下载:

Strain-tunable high-Q optical microsphere resonator
   Optics Communications, 145, (1–6) 1998, pp 86-90 - V.S Ilchenko, P.S Volikov, V.L  
   Velichansky, F Treussart, V Lefèvre-Seguin, J.-M Raimond, S Haroche
Whispering gallery mode microlaser at liquid Helium temperature
   Journal of Luminescence, 76–77, 1998, pp 670-673 - F. Treussart, V.S. Ilchenko, J.F.
   Roch, P. Domokos, J. Hare, V. Lefèvre, J.-M. Raimond, S. Haroche
A beam of laser-cooled lithium Rydberg atoms for precision microwave
   spectroscopy

   Optics Communications, 101 (5–6) 1993, pp 342-346 - M. Weidemüller, C.
   Gabbanini, J. Hare, M. Gross, S. Haroche
 


Superradiance triggering spectroscopy
   Optics Communications, 32 (2) 1980, pp 350-354 - N.W. Carlson, D.J. Jackson, A.L.
   Schawlow, M. Gross, S. Haroche
Heterodyne detection of Rydberg atom maser emission
   Optics Communications, 33 (1) 1980, pp 47-50 - L. Moi, C. Fabre, P. Goy, M. Gross,
   S. Haroche, P. Encrenaz, G. Beaudin, B. Lazareff
Decoherence of motional superpositions of a trapped ion
   Chaos, Solitons & Fractals, 16 (3) 2003, pp 431-437 - C.A. Sackett, C. Monroe, D.J.
   Wineland
Spectroscopy of a single Mg+ ion
   Physics Letters A, 82 (2) 1981, pp 75-78 - D.J. Wineland, Wayne M. Itano

“什么样的种子技术才能满足需求?并不是所有情况都必须要最尖端的技术。

有时,即使是被认为已经落伍的技术,也能满足需求。“  

这是 2002 年诺贝尔化学奖得主 - 岛津制作所资深研究员田中耕一接受记者採访所说的。从前研究者所发表的文章、所阐述的理论,有可能变成今日您做研究的突破!

Elsevier 收录了超过 1,500 种回溯期刊,横跨多种学科领域,物理学期刊占 121 种,世界顶尖研究中心均己引进 Elsevier Journal。文章发表於 1995 年之后称之现刊,发表於1995年之前称之为回溯期刊或过刊。 


 

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世界十大顶级高校1995年之前的文章使用量约占总使用量的10%

 

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