在近日中國科協主辦的第十九期“科學家與媒體面對面”活動中，三位相關領域的專家解讀了2012年的諾貝爾物理、化學及生理醫學獎。這些獲獎者因何而得獎？他們的工作對我們的現實生活有何意義？在莫言成為有史以來首位獲得諾貝爾文學獎的中國籍作家後，自然科學的哪個領域最有可能出現第一個獲得諾貝爾獎的中國籍科學家？請看本報記者發回的報道。

　　中國科學技術大學教授 郭光燦院士

　　量子調控:開啟微觀世界新紀元

　　記者：法國科學家塞爾日阿羅什(Serge Haroche)與美國科學家戴維瓦恩蘭(David Wineland)獲得2012年諾貝爾物理學獎，請解讀一下他們的獲獎成果？

　　郭光燦：2012年諾貝爾物理學獎給了兩位科學家，一位是法國的阿羅什，第二位是美國的瓦恩蘭，諾貝爾獎對他們的評價是，在實驗方法上的基礎性突破，使得單量子操作和單量子測量成為可能。這個評價非常簡短，但是非常中肯，關鍵詞是實驗方法，這個實驗方法不是一般的實驗，而是基礎性的突破。另一個關鍵詞是單量子。

　　我們的世界叫經典世界，滿足牛頓力學的經典物理，特點是確定性，軌道確定、位置確定。當尺度小到微觀領域時，這個世界叫做量子世界，不再是確定的了,而是呈現概率性。今年兩位諾獎獲得者的工作性質是瞄準微觀世界的量子調控。這是一個新領域。

　　法國的阿羅什把單個光子囚禁在光腔裏，再往腔裏放單個原子，使單個原子和光子相互作用，通過腔的損耗來調控它們的狀態。1996年，他已經調控到原子在一個光子作用下，原子的狀態會上下跳，好像來回跳舞。這證明光子是量子的。另外他做了光子和裏德堡原子的糾纏。把裏德堡原子和光子糾纏，用消相干的過程來觀察原子狀態發生的變化，並實現光子數的態和原子的受控位相門，是量子計算的一個基本原件，他在這個實驗上演示出來了。

　　美國的瓦恩蘭做的工作是把單個離子囚禁在一個阱裏面，再把它冷卻到非常低的溫度，用激光操控離子的狀態。兩個人做的都是單一量子體系的操控和測量，但一個是原子另一個是離子。瓦恩蘭首次用實驗設備讓兩個離子糾纏起來，最後擴充到四個離子糾纏，證明這個辦法可以讓更多離子糾纏，導致量子計算的産生。後來他還把單離子的量子操控門做出來，實現遠程離子之間量子態的傳送。以前人們用光子把一個量子信息從一個地方傳到另一個地方，信息載體不傳過去叫做量子隱形傳態，這個傳態是幽靈般的操控，2004年，他用離子的辦法在實驗上做成了量子隱形傳態。

　　記者：他們的工作已經産生的最重要應用是什麼？

　　郭光燦：阿羅什開創的實驗方法在其後的量子處理器和量子力學基本性質的實驗研究方面獲得應用；瓦恩蘭開創的實驗方法已成為量子計算的重要途徑，更有應用價值的是提高了時間標準的精度，他們將時間精度提高到十的負十八次方秒，是目前最高的精度。

　　記者：2000年，您和學生在《物理評論》上發表了一篇理論文章，阿羅什很快發現了這篇文章，並在2001年用此次獲獎的實驗方法證明了這個理論。能否解釋一下這個理論？

　　郭光燦：按阿羅什最初提出的方法做單個原子和單個光子糾纏，碰到的困難是腔有損耗，光子在裏頭待不住，如果要呆住，腔要做得非常好，沒有洩露，但當時的技術根本做不出來，所以這個方案雖然很理想，但做不下去。我們提了一個新的理論方案，用非共振的兩個原子做，不需要腔非常好，現有的腔就可以做出來。我們證明這個方案還可以做兩個原子糾纏，可以做受控非門，可以做量子隱形傳態。這篇文章到現在已經被引用600多次。

　　第一個在實驗上把我們這個理論方案做出來的就是得諾貝爾獎的阿羅什，他做出來以後給我發E-mail説，“我們在實驗上驗證了你們的理論”。