瑞典皇家科學院9日宣布，將2012年諾貝爾物理學獎授予法國物理學家塞爾日·阿羅什和美國物理學家戴維·瓦恩蘭，以表彰他們在量子物理學方面的卓越研究。
「不可想像」的突破
當天上午，瑞典皇家科學院常任秘書諾爾馬克在皇家科學院會議廳宣讀了獲獎者名單及其獲獎成就。他說，這兩位物理學家用突破性的實驗方法使單個粒子動態系統可被測量和操作。他們獨立發明並優化了測量與操作單個粒子的實驗方法，而實驗中還能保持單個粒子的量子物理性質，這一物理學研究的突破在之前是不可想像的。
隨後，諾貝爾物理學獎評選委員們介紹了獲獎者的研究成果。他們說，通過巧妙的實驗方法，阿羅什和瓦恩蘭的研究團隊都成功地測量和控制了非常脆弱的量子態，這些新的實驗方法使他們能夠檢測、控制和計算粒子。
單個粒子極難俘獲
在基本粒子所處微觀層面上，單個粒子一方面難以與周圍環境分離；另一方面是一旦與周圍環境相互作用，隨即失去量子特性；另外，如果兩個粒子相互作用，即使兩者分離，互動作用會繼續存在。瑞典皇家科學院也認為，單個粒子很難從周圍環境中隔離觀測，一旦它們與外界發生交互，通常會失去神秘的量子性質，使得量子物理學中很多奇特現象無法被觀測到。
相當長一段時期內，量子物理學理論所預言的諸多神奇現象難以在實驗室環境下直接「實地」觀測和驗證，只存在於研究人員的「思維實驗」中。
評委會認定，兩人「開啟量子物理學實驗新時代的大門，顯示不必損毀量子粒子個體，就可以直接觀測它們」。
兩位獲獎者的實驗方法有很多相似之處，瓦恩蘭困住帶電原子或離子，通過光或光子來控制和測量它們；而阿羅什卻讓原子通過一個陷阱，從而控制和測量被困光子和光的粒子。
經濟危機致獎金縮水
阿羅什和瓦恩蘭將分享800萬瑞典克朗（約合114萬美元）的獎金。不過，歐洲經濟狀況不佳所致，與2011年度諾獎相比，獎金總額縮水20%。
新華社電/專稿
■ 影響
兩位獲獎者首次讓量子光學的研究向應用發展
超級量子計算機誕生現曙光
兩位科學家的研究為新一代超級量子計算機的誕生提供了可能性。
量子光學領域主要從上世紀80年代之後開始迅速發展。來自法國和美國的兩位獲獎者都在這一領域研究多年。
諾貝爾物理學獎評審委員會認為，兩位獲獎者首次讓這個領域的研究向應用層面發展，讓新一代的超級量子計算機的誕生有了初步的可能。
科學界認為，下一代計算機將是建立在量子層面的，它將比傳統的計算機數據容量更大，數據處理速度更快。
此外，評委會還表示，兩位獲獎者也在極端精準的光子鍾領域有著重大貢獻。光子鍾是世界上最精準的鐘，比目前的最精準的銫原子鐘要精確好幾百倍。
今年物理學獎的獲獎者都是實驗物理學家。中科院高能物理研究所院士陳和生對記者介紹，物理學獎得主中，從事理論或實驗研究的都有。此前，華人科學家丁肇中就是憑藉實驗物理而獲得了諾貝爾獎，而李振道和楊振寧則憑藉理論研究獲得諾獎。
在物理界，理論和應用互補，理論學家通過計算得出假設，實驗物理學家繼而進行驗證，或者，實驗物理學家在實驗中發現了一個現有假設無法解釋的現象，再由理論學家對其進行分析解釋，發展理論。
中科院量子信息重點實驗室教授周正威說，我國的量子光學在某些方面世界領先，如實現了量子層面較遠距離的「瞬間轉移」，但採用的技術總體上還較為簡單，不過也有些大學開始引入「離子井」這樣複雜高尖端的系統。
新京報記者 金煜 鄧琦
■ 釋疑
微觀與宏觀世界如何不同？
中科院量子信息重點實驗室教授周正威介紹，物理世界分成宏觀和微觀兩個層面，宏觀是人眼能見到，能夠操縱的現實世界，而微觀層面則由極小無比的量子構成，在微觀世界中的量子，有著宏觀世界無法想像的特性。
對此，物理學界有一個很著名的說法：「薛丁格的貓」，其中，貓相當於微觀世界裡的量子，可以同時存在於兩個不同的狀態中，如「死」與「活」，只有進入宏觀世界時，這種狀態才會被打破。
周正威解釋，在量子世界中，量子可以同時處於A地和B地，但在宏觀世界中，一個人無法同時存在於左邊的屋子和右邊的屋子裡。
「量子這種疊加狀態，用人類的一般意識是無法說清楚的。」
他說，目前獲獎的物理學家就在挑戰這種極限，試圖在微觀和宏觀之間掛鈎，「他們的想法是，把微觀的系統儘可能做大，先控制一個離子的疊加狀態，然後控制幾個，再幾十個，希望有朝一日，能夠足夠大到進入宏觀層面。」
如何在微觀世界「捕粒子」？
中科院量子信息重點實驗室教授周正威說，法國與美國的這兩位科學家一同得獎，是因為他們有一個共同性，即能夠操縱微觀世界裡的單個量子。
他解釋，戴維·瓦恩蘭所做的工作，是用雷射冷卻帶電的離子，令其處於溫度極低的狀態，能量也降到最低，這樣，原先能量和狀態極其不穩定的離子就被「囚禁」了，然後就可以用雷射操縱這些單個離子的內部狀態。
他表示，戴維做的系統稱為「離子井」，「就好像把離子陷在井裡一樣，他的組是現在世界上這塊做得最好的。」
而獲獎的法國科學家則採用了另一種方式，即微波為主，雷射為輔的方式來操縱單個原子的量子狀態，其系統被稱為「微波槍」。
新京報記者 金煜
■ 人物
塞爾日·阿羅什
塞爾日·阿羅什是法國人，現居巴黎，1944年9月11日出生於摩洛哥，1971年他從法國第六大學獲得博士學位，現為法蘭西學院教授兼量子物理學會主席，同時他也是法國、歐洲和美國物理學會會員。阿羅什的獲獎，使法國獲得諾貝爾獎的科學家達到了55人。阿羅什主要研究領域是量子光學和量子信息科學。
戴維·瓦恩蘭
戴維·瓦恩蘭是美國物理學家，1944年出生於美國密爾沃基。1970年，他從哈佛大學獲得博士學位。現供職於美國國家標準與技術研究院和科羅拉多大學波爾得分校。瓦恩蘭現為美國國家標準與技術研究院離子儲存組組長。