操纵和测量单个量子态——2012年诺贝尔物理学奖简介＊

郭文祥 刘伍明②

①本科生，清华大学物理系，北京100084；②研究员，中国科学院物理研究所，北京100190＊量子调控国家重大科学研究计划（2011CB921500）；中国科学院战略性先导科技专项（XDA04072800）

操纵和测量单个量子态
——2012年诺贝尔物理学奖简介＊

郭文祥①刘伍明②

①本科生，清华大学物理系，北京100084；②研究员，中国科学院物理研究所，北京100190
＊量子调控国家重大科学研究计划（2011CB921500）；中国科学院战略性先导科技专项（XDA04072800）

非破坏性测量 量子光学 量子操控

同为68岁的法国科学家塞尔日·阿罗什（Serge Haroche）与美国科学家大卫·维因兰德（David J.Wineland）分享了2012年诺贝尔物理学奖。他们的突破性研究，让原本神秘的量子世界不再“与世隔绝”。在量子世界中，粒子行为不遵从经典物理学规律，人类对量子的观测更是难上加难。通过巧妙的实验方法，阿罗什和维因兰德的研究小组成功地实现对单个量子态的测量和控制，颠覆了之前人们认为的其无法被直接观测的看法。

2012年10月9日下午，诺贝尔物理学奖揭晓。瑞典皇家科学院诺贝尔奖评审委员会将奖项授予量子光学领域的两位科学家——法国物理学家塞尔日·阿罗什与美国物理学家大卫·维因兰德，以奖励他们“提出了突破性的实验方法，使测量和操控单个量子态成为可能”。图1为科学家操控单个量子的漫画。

组成世界的基本成分——原子（物质）和光子（光）的运动由量子力学来描述。这些粒子大多并不孤立，而是与环境进行强烈的相互作用。然而粒子系统的运动则与孤立粒子不同，常常可以用经典物理学来描述。……