量子计算机如何准确解决经典计算无法解决的问题？费米子-哈伯德模型有哪些研究前景？量子物理学百年之际，诺贝尔物理学奖获得者对哪些领域的发现最为青睐？

2024年7月3日 ，我们在德国林岛诺贝尔奖获得者大会期间，有幸采访到了2022年诺贝尔物理学奖获得者Alain Aspect教授，以下文稿根据采访整理而成。

特约采访记者：陈晓雪

受访人：Alain Aspect

Q

据说量子计算可以解决那些经典计算无法解决的问题，那么如果经典计算机都无法解决，我们如何知道量子计算的结果正确与否呢？

A

这是一个很好的问题。 例如用量子计算机设计一个分子，你可以设定这个分子的性质、合成这个分子，并对它进行检测，看它是否按预期运行。 如果它按预期运行，就意味着量子计算机描述的是正确的，然后就可以放心地使用量子计算机，尝试去推测这个分子是否能成为一种有效的药物。

你可以在许多可能的分子中进行筛选，选出拥有预期性质的分子。当然，最终必须进行检测。自然会告诉你答案，但计算机可以使得你的速度非常快。

如果你想要在自然界中合成1000个、100万个分子，并对它们进行实验室测试，需要的时间难以估量。但假如你可以首先只对那些感兴趣的部分进行计算和检测，看它们是否按预期运行，这样能够节省大量的时间和精力。

Q

许多科学家正在努力研究费米子-哈伯德模型的不同特性，您如何看待这个领域的发展前景？

A

问题的关键在于，他们是否找到了在现实世界中有对应的解，以及这能否解释我们尚不理解的现象。

针对费米-哈伯德模型研究，也许能够帮助我们理解高温超导。人们在上个世纪五十年代发展BCS模型时，超导体就已经存在了，BCS理论可以描述现实世界中观测到的超导材料的性质。所以一旦你完成了一个理论，这个理论必须在现实世界中找到对应，否则即使它本身很有趣，但也只是停留在理论层面。真正能应用于现实的理论，必须要与实验观测相一致。

Q

明年我们将见证量子物理学一百周年，那么在过去的99年中，你最喜欢的发现是什么？

A

首先我想说，我当然要庆祝1925年薛定谔和海森堡发展的现代量子力学形式。但在此之前，爱因斯坦在量子物理学方面取得了惊人的进展。

爱因斯坦 1905发表了几篇关于光量子的论文，并且通过引入量子理论解释了固体热容问题。1909年，爱因斯坦引入了波粒二象性。1917年，他提出了辐射和吸收定律、受激辐射、自发辐射等等。因此，我认为说量子物理学起始于1925年有些夸张，应该是现代量子物理学的形式起始于1925年——在此之前就有很多相关的概念、思想和革命性的想法。除了爱因斯坦的成果，还有尼尔斯·玻尔和玻尔原子，路易斯·德布罗意和波粒二象性等等。

你问我1925年以后最重要的发现是什么，我认为是1935年爱因斯坦、波兰斯基和罗森的研究，指出了量子纠缠的非凡特性。当然，这只是我的个人观点。

嘉宾介绍

Alain Aspect， 法国物理学家，2022年诺贝尔物理学奖得主，法国科学院院士，法国技术科学院院士。Alain Aspect致力于量子光学、原子物理和量子力学的研究。他使用纠缠光粒子进行了开创性的实验，这些实验和其他实验证实了量子力学是正确的，并为量子计算机、量子网络和量子加密通信铺平了道路。

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