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c0008版:科教·科学

“操纵粒子”是怎么回事
连组委会都要请专家解读

  测量及操控单个粒子的方法,并且在测量和操控时能够维持粒子的量子力学性质。

  这个读着都挺拗口的物理研究,到底是怎么征服评委们,拔得今年诺奖物理学奖头筹的?

  可能连组委会都觉得要解释这个量子,有点高深,于是专门安排了专家在新闻发布会现场,给记者们科普科普。

  记者结合昨天的直播,并专门咨询了浙江师范大学理论物理学教授高先龙,也给大家作个介绍:

  一问:量子有什么可神奇的?

  高先龙说,量子这个玩意,它非常非常小,小到10-10次方纳米,这就是量子的尺寸。

  它这么小,有个麻烦事情:像牛顿定律这些现有的经典的牛逼物理学定理,对了解量子的“生存状态”,完全不起作用,

  有同学说:“我根本不需要了解这么小的玩意呀?”错!这意味着,你的物理考卷上要是有个计算量子位移、重量之类的小考题,你套定理、公式,根本不能做出来。这恐怕危及大众的利益吧?

  二问:为什么这个方法的发现很牛逼?

  量子不仅小得“牛顿”们“管”不了它,而且它还很飘忽,科学家根本不知道它的精确位置。

  “更神奇的是,量子是个兼容并包的好同志,它既具有波的特性——比如,它会‘拐弯’;又具有粒子的特性——比如,它有结构,这在物质领域,是难能可贵的。”

  但是,量子这玩意是“见光死”,一和外界接触,就会像被点了穴道一样,从多元活泼的“积极分子”,变成“僵饼人”,专业术语,叫做“塌缩”。

  所以,高先龙说,这两位科学家发明了办法,能解析单个咪咪小、飘乎乎的量子粒子,这是大牛特牛了!

  三问:目前科学家都是怎么了解量子的呢?

  大家还记不记得美剧《生活大爆炸》中,谢耳朵曾给佩妮出主意,要不要跟莱纳德交往的时候,说到一个量子力学的理论:薛定谔的猫。因为量子不能见光被直接研究分析,所以科学家把一只猫和一小瓶密封好的毒药一起放在盒子里,毒药瓶会随时因量子的衰变反应而破裂。除非打开盒子,没人知道毒药是否或者何时被释放,也不知道猫是死是活。

  而阿罗什教授和瓦兰教授所探索出的新方法,就不必那么残忍了,完全可以不关无辜的猫咪任何事情。他们可以直接观察、测量,反正是各种深度窥,但是又能保证它的“活泼”的特性可以保持不变,后期就可以更好地为人类服务。为此,科学圈的网友都直呼:“太感人了!猫咪有救啦!”

  四问:这个发明,将来可以有怎样的应用?

  高先龙设想了两个方向的应用:

  “首先,这个研究将推动超快量子计算机的建立。”

  “这个超级计算机会强大到什么水平呢?”记者问高先龙。

  “比如,现在的计算机毕竟是二进制的,一遇到比较复杂的建模,像准确预测天气,预测更长时间后的天气等等,它就会搭牢,赖倒做的——‘我算不出来’;而超快量子计算机就能算,还机如其名,算得超快。”

  也许就在这个世纪里,量子计算机就将彻底改变我们的日常生活,如同经典计算机在上个世纪改变了我们的生活那样。

  再一个就是,这些研究还使我们能够以让原子穿过光陷阱的方式来建造极其精确的时钟,也许将成为未来新的时间标准的基础,比我们现行的铯原子钟要精确好几百倍。比如现在的铯原子钟吧,2000万年出现1秒钟的误差,如果实现基于量子的时钟,时间就能准确到20亿万年才有1秒钟的误差。

  “我们需要那么准的时间吗?”记者觉得现在的铯原子钟已经很精准了嘛。

  “你在地球上是感觉不大,但是你出了太空,进行空间飞行之类的活动时候,时间的精准度高和低,那是有大差距的。”

  本报记者 章咪佳


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2012-10-10 2751495 2 2012年10月10日 星期三