與人們熟知的世界截然不同，自然界還存在著另類世界，被稱為量子世界。在量子世界中，粒子行為不遵從經典物理學規律，人類對量子的觀測更是難上加難。

 

        而通過巧妙的實驗方法，阿羅什和維因蘭德的研究小組成功地實現對單個量子系統的測量和控制，顛覆了之前人們認為的其無法被直接觀測的看法。

 

        提高人類對物質的操控能力

 

        “這是兩種開創性的技術，后來都發展成為量子研究領域新的研究手段和實驗技術。” 中科院院士、中科大量子信息重點實驗室主任郭光燦在接受《中國科學報》記者采訪時說。

 

        阿羅什的工作是打造出一個微波腔，借助單個原子在微波腔中會輻射或吸收單個光子的特性，實現了操縱單個光子。而維因蘭德則制造出了一個離子阱，先用光來俘獲離子，然后用激光冷卻離子，進而對離子進行測量和控制。

 

        “在科學上，他們的研究標志著人類對物質的操控能力大大提高了。”中科院院士潘建偉在接受《中國科學報》記者采訪時評價，“具備這一能力后，量子計算和精密測量便有了變為現實的可能性。”比如，用于制造衛星導航、飛機上GPS所需要的精確時鐘。

 

        山西大學量子光學與光量子器件國家重點實驗室教授張天才對《中國科學報》記者說，這些實驗方法在單原子、單離子和單光子的水平上深刻地揭示了微觀量子世界的許多奇異性質，開辟了操控和測量單量子系統的方法，在精密測量、量子信息和量子控制中具有重要應用。

 

        與獲獎科學家有合作

 

        2000年，郭光燦和學生在《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，并在2001年用此次獲獎的實驗方法證明了這個理論。

 

        “實驗成功之后，阿羅什在發給我的一封電子郵件中說：‘很高興在實驗上把你們的方案做出來。’”郭光燦告訴記者，后來，他的學生還有兩篇理論文章同樣被阿羅什小組用實驗證明。隨后，這名學生還被阿羅什邀請去法國訪問學習了一段時間。

 

        張天才說，國內最近幾年也有若干大學和研究機構開展了單量子系統操控和腔量子電動力學方面的理論和實驗研究，并取得了重要進展。“國內很多從事量子光學研究的單位與阿羅什所在的法國巴黎高師有多年的密切合作交流關系。”

 

        提到兩位獲獎的科學家，潘建偉稱，他在奧地利留學時便結識了阿羅什。“他是一位溫文爾雅的科學家，而維因蘭德則更具備美國西部牛仔的氣質。”

 

        中國更需原創

 

        “目前，國家自然科學基金委和科技部都有相關項目支持這方面的理論和實驗研究。”張天才告訴記者。

 

        近年來，我國科學家在整個量子信息領域的研究都取得了長足進步。今年6月，潘建偉團隊在國際上首次成功實現百公里量級的自由空間量子隱形傳態和糾纏分發，為發射全球首顆“量子通訊衛星”奠定了技術基礎。

 

        不過，在探討到兩位獲獎科學家的成就時，中科院院士孫昌璞對《中國科學報》記者直言：“在量子研究領域，目前中國的實驗水平已經很高了，但相比兩位獲獎者的成果，因為中國用的都是商業化設備，所以在實驗方法和技術上，很難有真正原創性的創新。”