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中国科大观察到光子“非波非粒，亦波亦粒”的量子特性中国科大观察到光子“非波非粒，亦波亦粒”的量子特性　　研究成果作为封面文章发表在9月份的《自然-光子学》上，英国著名量子物理学家Adesso教授和Girolami教授在同期杂志的《新闻与观察》栏目以《波-粒叠加》为题撰文评述了这一研究成果。《自然-物理》杂志也以《选择的问题》为题在《研究高亮》栏目报道了该成果。　　　　近日，中国科学技术大学郭光灿院士领导的中科院量子信息重点实验室李传锋研究组首次实现了量子惠勒延迟选择实验，制备出了粒子和波的叠加状态，极大地丰富了人们对玻尔互补原理的理解。研究成果作为封面文章发表在9月份的《自然-光子学》上，英国著名量子物理学家Adesso教授和Girolami教授在同期杂志的《新闻与观察》栏目以《波-粒叠加》为题撰文评述了这一研究成果。《自然-物理》杂志也以《选择的问题》为题在《研究高亮》栏目报道了该成果。　　　　光是什么？这是个古老的科学问题。三个世纪以来粒子和波的概念就一直是对立的，比如牛顿最初的粒子说和胡克及惠更斯的波动说。现在我们对光的理解可以归结为玻尔的互补原理，即光具有波粒二象性，波动性和粒子性这两种属性即对立又互补，一个实验中具体展示哪种属性取决于实验装置。比如在由两块分束器构成的马赫-曾德干涉仪中，单个光子被第一个分束器分到两个路径上，在第二个分束器所在位置重合。如果我们选择加入第二个分束器，则构成干涉仪，有干涉条纹，观测到波动性，反之如果我们选择不加第二个分束器，则不能构成干涉仪，没有干涉条纹，观测到的是粒子性。马赫-曾德干涉实验是可以用量子力学解释的。　　　　然而存在一种隐变量理论认为，光子是有自由意志的，在进入干涉仪之前光子就察觉到有没有第二个分束器，然后光子根据它察觉到的信息决定自己经过第一个分束器的方式，从而展现粒子性或波动性。为了检验这种隐变量理论和量子力学孰是孰非，玻尔的学生惠勒于1978年提出了著名的延迟选择实验，即实验者延迟到光子已经完全经过第一个分束器之后再选择加不加第二个分束器。　　　　在经典的惠勒延迟选择实验中，探测光的波动性和粒子性的实验装置，即加与不加第二个分束器，是相互排斥的，因此光的波动性和粒子性不能够同时展现出来。李传锋研究组设计出了量子实验装置，巧妙地利用偏振比特的辅助来控制测量装置，使得测量装置处于探测波动性与探测粒子性的两种对立状态的量子叠加态上。他们利用自组织量子点产生的确定性单光子源作为输入，实现了量子的惠勒延迟选择实验，排除了光子有自由意志的假设，并首次观测到了光的波动态与粒子态的量子叠加状态。实验结果显示，处于波粒叠加态上的光子，既不象普通的粒子态那样没有干涉条纹，也不象普通的波动态那样表现出标准的正弦形干涉条纹，而是展现出锯齿形条纹这样一种“非波非粒，亦波亦粒”的表现形式。　　　　《波-粒叠加》一文高度评价这项工作：“量子惠勒延迟选择实验的实现挑战互补原理设定的传统界限，在一个实验装置中展示光子可以在波动和粒子两种行为之间相干地振荡”。《选择的问题》一文则评价该成果“重新定义了波粒二象性的概念”。　　　　量子实验装置的引入，使得人们可以从一个全新的视角来观察世界，就好像给我们安上了一双“量子的眼睛”，能够看到经典探测装置观察不到的物理现象。此项研究工作拓展和加深了人们对玻尔互补原理的理解，揭示了互补原理和叠加原理间的深层次关系，也使得人们对“光是什么”这个萦绕千年的问题有了更进一步的理解。　　　　该项研究受到科技部和国家自然科学基金委的资助。

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量子力学创始人——普朗克马克斯·卡尔·恩斯特·路德维希·普朗克（Max Karl Ernst Ludwig Planck，1858年4月23日－1947年10月4日），德国物理学家，量子力学的创始人，二十世纪最重要的物理学家之一，因发现能量量子而对物理学的进展做出了重要贡献，并在1918年获得诺贝尔物理学奖。

物理学家——海森堡维尔纳·海森堡（Werner Heisenberg，1901年12月5日－1976年2月1日），德国物理学家，量子力学的创始人之一，“哥本哈根学派”代表性人物，1932年获得了诺贝尔物理学奖。他对物理学的主要贡献是给出了量子力学的矩阵形式（矩阵力学），提出了“测不准原理”（又称“不确定性原理”）和S矩阵理论等。他的《量子论的物理学基础》是量子力学领域的一部经典著作。

德国数学王子——高斯高斯(1777-1855)是德国数学家，也是科学家，他和牛顿、阿基米德，被誉为有史以来的三大数学家。高斯是近代数学奠基者之一，在历史上影响之大，可以和阿基米德、牛顿、欧拉并列，有“数学王子”之称。他幼年时就表现出超人的数学天才。1795年进入格丁根大学学习。第二年他就发现正十七边形的尺规作图法。并给出可用尺规作出的正多边形的条件，解决了欧几里得以来悬而未决的问题。高斯的数学研究几乎遍及所有领域，在数论、代数学、非欧几何、复变函数和微分几何等方面都做出了开创性的贡献。他还把数学应用于天文学、大地测量学和磁学的研究，发明了最小二乘法原理。高理的数论研究总结在《算术研究》（1801）中，这本书奠定了近代数论的基础，它不仅是数论方面的划时代之作，也是数学史上不可多得的经典着作之一。高斯对代数学的重要贡献是证明了代数基本定理，他的存在性证明开创了数学研究的新途径。高斯在1816年左右就得到非欧几何的原理。他还深入研究复变函数，建立了一些基本概念发现了着名的柯西积分定理。他还发现椭圆函数的双周期性，但这些工作在他生前都没发表出来。1828年高斯出版了《关于曲面的一般研究》，全面系统地阐述了空间曲面的微分几何学，并提出内蕴曲面理论。高斯的曲面理论后来由黎曼发展。高斯一生共发表155篇论文，他对待学问十分严谨，只是把他自己认为是十分成熟的作品发表出来。其著作还有《地磁概念》和《论与距离平方成反比的引力和斥力的普遍定律》等。高斯最出名的故事就是他十岁时，小学老师出了一道算术难题：“计算1＋2＋3…＋100＝？”。这可难为初学算术的学生，但是高斯却在几秒后将答案解了出来，他利用算术级数（等差级数）的对称性，然后就像求得一般算术级数和的过程一样，把数目一对对的凑在一起：1＋100，2＋ 99，3＋98，……49＋52，50＋51 而这样的组合有50组，所以答案很快的就可以求出是： 101×50＝5050。 1801年高斯有机会戏剧性地施展他的优势的计算技巧。那年的元旦，有一个后来被证认为小行星并被命名为谷神星的天体被发现当时它好像在向太阳靠近，天文学家虽然有40天的时间可以观察它，但还不能计算出它的轨道。高斯只作了3次观测就提出了一种计算轨道参数的方法，而且达到的精确度使得天文学家在1801年末和1802年初能够毫无困难地再确定谷神星的位置。高斯在这一计算方法中用到了他大约在1794年创造的最小二乘法（一种可从特定计算得到最小的方差和中求出最佳估值的方法在天文学中这一成就立即得到公认。他在《天体运动理论》中叙述的方法今天仍在使用，只要稍作修改就能适应现代计算机的要求。高斯在小行星”智神星”方面也获得类似的成功。由于高斯在数学、天文学、大地测量学和物理学中的杰出研究成果，他被选为许多科学院和学术团体的成员。“数学之王”的称号是对他一生恰如其分的赞颂。

德国精英大学自2006年起，先后有两批次九所德国大学入选卓越计划。入选的大学被认为是德国的精英大学。如下：慕尼黑大学(Ludwig Maximilian University of Munich)：2006年入选（首批入选）慕尼黑工业大学(Technical University of Munich)：2006年入选（首批入选）卡尔斯鲁厄理工学院(University of Karlsruhe，现名Karlsruhe Institute of Technology)：2006年入选（首批入选）亚琛工业大学(RWTH Aachen University)：2007年入选（第二批入选）柏林自由大学(Free University of Berlin)：2007年入选（第二批入选）弗莱堡大学(University of Freiburg)：2007年入选（第二批入选）哥廷根大学(University of Göttingen)：2007年入选（第二批入选）海德堡大学(University of Heidelberg)：2007年入选（第二批入选）康斯坦茨大学(University of Konstanz)：2007年入选（第二批入选）

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