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由文科生变身物理诺奖得主 他在浙大被追问量子计算机

2017-07-01 07:25  |   浙江新闻客户端 记者 曾福泉 通讯员 周炜 朱原之

莱格特在演讲中。卢绍庆摄

著名量子物理学家、诺贝尔物理学奖得主安东尼·莱格特爵士6月29日在浙江大学做学术报告。在谈及量子计算机时他表示,这将在宏观尺度上实现量子理论的应用,这对量子理论来说非常重要。

79岁的莱格特一头稀疏白发,身穿整齐的白色衬衫和西裤,站在讲台边开始了关于量子力学的报告。

台下聆听的浙大师生中,包括两位中国科学院院士,分别来自原子核物理和量子光学领域;还有来自控制科学、固体核磁共振等领域的学者。有人还随身带着莱格特30年前写的著作《物理大爆炸》——这是一部类似《时间简史》的面向大众的科普读物,不久前由上海交大出版社推出了中译本。这位生于伦敦、现在美国伊利诺伊大学任职的物理学家被认为是当代量子力学的领袖人物。

可能令很多人感到吃惊的是,年轻时的莱格特是一个不折不扣的“文科生”。他从小就学习拉丁文和希腊文,在牛津大学首先学习的是古典学专业,学习内容包括古希腊、古罗马的历史和哲学。他在“闲着没事做”时学习了高等数学,之后又为了探究自然的真相,进入了物理学领域。用他自己的话说,哲学无法告诉他自然的对错。

莱格特在演讲中。卢绍庆摄

为莱格特赢得诺奖的是他关于超流体的研究。超流体是一种神奇的物质状态,此时微观世界的量子特性会在宏观世界显现出来。如果将超流体放置于环状的容器中,由于没有摩擦力,它可以永无止尽地流动。打个比方说,如果石油能处于超流体状态,从新疆到浙江的输油导管就几乎不会需要任何动力。

现实中,在极低的温度下,人们已经观察到了超流体现象:惰性气体氦的两种同位素氦-4和氦-3在超低温下都会发生超流体相变。知其然,更要知其所以然。科学家发现氦-4和氦-3的超流体相变需要完全不同的解释理论。莱格特的理论成功地解释了氦-3超流体的特性和一些独特现象,这一理论之后还被证明能够系统地解释多种超流体的特性,并适用于粒子物理和宇宙学等其他领域。由于这一卓越贡献,莱格特与另两位在超导体研究中做出开创性贡献的俄罗斯科学家一起分享了2003年诺贝尔物理学奖。

莱格特与浙大研发的乒乓球机器人“悟空”对打乒乓球。卢绍庆摄

相比超导理论已经广泛地应用于现实生活诸多领域,对超流体理论的应用转化仍处在起步阶段。一个可能的方向就是量子计算机。报告结束后,多位听众向莱格特请教:量子计算机何日能够实现?这方面,潘建伟等中国科学家从操控量子纠缠出发,取得了一系列进展;而以超导量子器件为基础的固体物理量子计算有很大的潜力。对此莱格特给出了乐观的评价。在这方面,王浩华教授领导的浙江大学团队最近取得了很大的进展。实际上,从上世纪80年代开始,莱格特的科研工作就致力于在宏观尺度上实现量子理论的应用,把看不见摸不着的粒子世界中那些奇妙的规律带到人们日常生活中,而量子计算机正是在宏观世界展现量子力学伟力的超凡构想。

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