中科大破解量子百年难题

文︱陆弃

量子世界的奥秘，总是让人既震撼又困惑。从1927年的第五届索尔维会议到今天，爱因斯坦与玻尔关于量子互补性的争论几乎跨越了一个世纪。那时，爱因斯坦提出了一个看似简单却深邃的思想实验：双缝干涉中，若能测出单光子给狭缝的微小反冲动量，就能知道光子路径，而干涉条纹还能保留。这一构想让玻尔大呼不可行，因为当时任何物理测量都无法如此精确，狭缝的动量不确定性远大于光子的微弱反冲。近百年来，这个思想实验一直停留在“思想”层面，像一颗闪烁的量子明星，照亮物理学家的梦想，却始终无法触及现实。

直到12月3日，中国科学技术大学的潘建伟、陆朝阳、陈明城等人组成的团队，用实验的方式把爱因斯坦的梦想变成现实。他们利用光镊囚禁单个铷原子，把它变成了“可移动狭缝”，通过拉曼边带冷却技术将原子制备至三维运动基态，使其动量不确定性降到与单光子动量相当的水平。实验不仅精巧到极致，更像是一场量子芭蕾，单光子与单原子在微观舞台上交错、纠缠、干涉，所有细微的量子效应都被一一捕捉。

实验的核心，是调节光镊囚禁势阱深度，实现对原子动量不确定度的精确控制。这意味着，研究人员可以像调音师一样，调整狭缝的“柔软度”，观察光子干涉条纹随原子动量变化而产生的微妙起伏。干涉对比度的渐进变化，直接展示了海森堡极限下的互补性原理，同时呈现了量子到经典的连续过渡过程。过去只能在黑板上争论的悖论，如今在实验数据里鲜活地展现出来，量子物理从哲学讨论走向可视可触的现实。

细节更令人惊叹。实验中，原子加热带来的经典噪声会部分降低干涉对比度，但团队通过校准消除这一影响，结果与理想状态几乎完全吻合。这背后，是对量子技术精密操控的极致要求，也是科研者耐心与智慧的结晶。从单原子操控到单光子-单原子纠缠，再到干涉观测，每一步都是对实验技术极限的挑战，每一个数据点都凝结着无数个日日夜夜的努力。

这项工作不仅仅是对爱因斯坦思想实验的实现，它还打开了通往更广阔量子世界的大门。高精度单原子操控技术为未来大规模中性原子阵列提供了可能，也为压缩态纠错编码、量子信息处理以及深入研究消相干和量子-经典转变奠定了基础。这是基础科学的胜利，也是技术潜力的预演。量子世界的每一次突破，既是对物理定律的验证，也是对科技未来的召唤。

值得注意的是，这次实验的意义远不止于实验室内的量子粒子。它让我们看到了中国科研团队在国际前沿科学中发出的强音：在量子信息、量子操控与量子测量领域，中国科研力量已经站在世界前列。从思想实验到实验现实，这条跨越近百年的科学之路，是对科学理想与实验智慧完美结合的注解。

这项成果也提醒我们，量子世界的奇妙与现实世界的精密操控之间，存在着人类智慧的无限空间。爱因斯坦当年提出“可移动狭缝”的理念，是对量子互补性的挑战，是科学哲学的深刻思考。而今天，中科大团队用实验让这个理念落地，让量子纠缠、干涉与互补性不再是抽象概念，而是可测量、可操控、可验证的现实。量子物理从纸面思想跃向实验舞台，也让公众看到了基础研究的巨大价值和深远意义。

在科学探索的道路上，时间从来不是阻碍，而是积累智慧的土壤。近百年的量子争论，如同一条长河，将思想与实验、理论与技术串联。潘建伟团队的实验，是这条河流中的璀璨瞬间，也是对科学精神最有力的诠释：探索永无止境，奇迹可以被创造，梦想终将照进现实。

当光镊缓缓握住单个原子，单光子穿过微小的狭缝，干涉条纹逐渐清晰，这一刻，爱因斯坦与玻尔的世纪之辩终于有了实验回答。科学家用耐心、智慧和精密技术，把思想实验搬上了实验台，也让我们看到，人类对未知世界的好奇心和创造力，从未停歇。科研的魅力，也许就在于将看似不可实现的“思想”化为触手可及的现实，让量子世界的神秘之美，映照到每一双热爱探索的眼睛里。