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[科学女士]李小英:量子向我们展示别样的世界观

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印象】

喂喂,本科毕业前途未卜的同学们要不要尝试一下这样的轨迹?先跑去考一个公务员,平平淡淡,结婚生子。过这么七年,再重返学校读硕士、博士、去美国做博士后,然后回国搞研究,在这条量子般随机的路途上走下去…… 好像有一点天方夜谭,但这就是李小英教授的超酷经历噢! 

——松鼠会办公室实习生淳子

 

李小英:量子向我们展示一种别样的世界观

文/桂祺莹

向李小英提问实在有些难度。难度不仅在于“量子”的概念之于一般人是这样的陌生,甚至还在于本次获得的采访时间是如此短暂。

 1月26日,第六届“中国青年女科学家奖”在京揭晓。获奖者之一,是来自天津大学精密仪器与光电子工程学院的李小英,她主要从事量子光学、量子信息和非线性光学等方面的研究。

李小英本人并不愿接受一次专访——像这次的其他几位获奖者一样,她总谦虚地认为自己“做的还不够好”。

Q:能否解释一下什么是量子?

A:什么是量子……嗯,是这样,量子是一个不可分割的个体,无处不在,但我们看不见它们,只能感觉。

Q:那可以这样理解吗?我们每次活动自己的身体,也就是在移动无数的量子?

A:可以这么理解,但不是很准确。对于这个理论,想象力要丰富,毕竟是一个全新的世界观,常规的物理定律根本就不适用。以前我们总是先要找到一个实体,再去理解它们之间的关系。

Q:就像一个中间体。也就是我们必须习惯这个不可捉摸的中间体才能理解量子?

A:是的,这需要想象力。

(插播背景资料:德国 P.M.杂志曾对德国物理学家 Hans-Peter Duerr 做过一篇关于“就人类当今狭隘机械的世界观及其改变的可能性”的采访。老头当时说:“量子向我们展示了另一种世界观。去了解它,确实不那么容易,而一旦我们去尝试了,将会触摸到一个更为丰富的世界。在量子的世界,粒子的行为等同于波,反之亦然,它们拥有波粒二重性。这个模糊状态指出了万物的起源—— 一种无所不包的源码,那就是信息。”)

Q:量子研究目前最大的突破是什么?

A:这个话题太大了。最大的突破,不是我可以评价的。很难说最大的突破是什么。比方说,量子通信,如果真要成为一个现实,传输、测量,每一个环节都很重要。量子通信真的走入我们的生活和工业中,这个时候回头看,才好评价哪个是最大的突破。目前,还有很多基础性的东西没有搞清楚。量子还是一个比较新的学科,从实验室技术走向工程技术,是正在推进的一个技术。

Q:能否简单介绍一下您的研究领域?

A:我主要是研究光的本性。通过研究,对光有一些新的认识。光和我们的生活密切相关。光源可以分为三类:第一类光源是最初的钻木取火,还有后来的白炽灯,这是非常伟大的发明,因为它,我们的生活发生了翻天覆地的变化。第二类光源是激光器。激光发明以后,物理、化学、医学的研究有了革命性的进展。现在呢,是研究光的量子特性。量子光学不同于激光,它是非线性光场,它是一个光子一个光子的发射。在量子的基础上研究光,能研究一些光的本质问题。非线性光场装置小型化、便携化,就像激光刚开始发明的时候,是一个很庞大的装置,如果想将激光用到各个领域,就得让每个人能非常方便的利用。我们现在的非线性光场也是一样的,有些大型装置,只有博士训练才能操作,现在会变得很简单,以前需要很复杂操作的,现在按个按钮就好了。这就和PC的发展是一样的,最初是几十吨的大个头,现在是我们能拿在手中的笔记本。只有小型化了,才更好普及。

Q:那现在量子光源有哪些应用呢?

A:可以利用光的量子特性,比如非局部关联,实现一些保密通讯。现在是一个信息社会,信息的保密非常重要。还有就是进行新的编码,进行新的量子变相,更好的探索世界。

Q:能通俗地解释一下量子纠缠吗?

A:量子纠缠就是给予量子力学的这种态叠加原理派生出来的。

有两个粒子A和B,它们在一个系统中产生,把这两个粒子分别发向宇宙中很遥远的地方,尽管它们相距的很远,但如果对A粒子进行测量,B粒子瞬间就会塌缩到一个状态上。如果做一个比喻,就像日常生活的母女,女儿怀孕快生孩子了,她的母亲能不能成为外婆,取决于她生没生孩子。如果她生孩子了,不管她母亲知道或者不知道,她的母亲都在她生孩子的瞬间成为外婆了。大致就像这样的关联。

Q:您手头的工作目前进行到哪一步了?

A:前面已经说过,首先就是把试验装置做得更容易操作、更小型化。一个基础研究推向使用,是需要学科的人发挥聪明才智。如果基本工具能更好,很容易拿到,就能更好的实用化、发展。还有一项很重要的工作,就是搭建利用光纤进行量子信息处理的平台。

Q:看资料介绍,您是8年后才进入科研工作的,为什么呢?

A:本科毕业,我起先做了一名公务员,过上了一杯茶一张报纸的生活,结婚生子。但是7年后,我才发现个人的兴趣依旧在科研上,然后就重返学校读硕士、博士、去美国做博士后,回国工作,在这条路上走了下去。

Q:8年的空白,要重新开始科研工作,一定很难吧。

A:只要真心喜欢,任何时候开始都不迟。关键是要耐得住寂寞,能坚持下去。我喜欢科学,而且科学本身的丰富与和谐优美有助于形成开放的思想和宽容的心态。可以说通过科学研究这个窗口,我触摸到一个更丰富精彩的世界。不觉得起步晚有多难。

Q:如果在您的研究领域,现在有机会得到一个终极问题的答案,您最想问的是哪个问题?

A:我想知道量子力学的一个最基本的问题,这个世界它到底是实在的还是非局域的,也就是说根据量子力学这个测不准关系,月亮之所以在那里是因为我们在看它的时候才在么?这也算是一个哲学问题吧。

Q:那么有关量子的思考也可看做是对哲学问题的思考了?

A:量子那些费解的问题确实没有给局外人留下任何印象,而且让人费解,用语言及其难表达,但不能说是哲学,只是基于一些哲学假设。

【李小英个人介绍】

李小英,天津大学精密仪器与光电子工程学院教授。分别于1985和1998年在天津大学获学士和硕士学位,2001 年从山西大学博士毕业。2002至2005 年,在美国西北大学做博士后。2005年7月起在天津大学精密仪器与光电子工程学院工作。主要从事量子光学、量子信息和非线性光学等方面的研究。2006年入选教育部新世纪优秀人才支持计划。她在博士研究生阶段实验演示了连续变量量子密集编码;在美国做博士后期间研制了全光纤偏振纠缠光子对。2005年回国后,搭建了基于光纤的量子光学技术实验研究平台,主持和承担了多项国家和省部级项目,在国内完成了利用光纤产生量子关联光子对的实验,利用包括光子晶体光纤在内的多种光纤得到了纠缠光子,并积极探索其在信息处理中的应用。 

【背景链接】

“中国青年女科学家奖”由中华全国妇女联合会、中国科学技术协会、中国联合国教科文组织全国委员会、欧莱雅(中国)有限公司共同设立,旨在表彰奖励在科学领域取得重大和创新性科技成果的女性青年科技工作者,激励广大女性青年科技工作者为建设创新型国家、构建社会主义和谐社会贡献力量,鼓励引导更多的女性从事自然科学工作。该奖每年评选一次,从今年起获奖者年龄不超过45周岁,名额不超过6名,其中至少1名为在西部地区工作的女性科技工作者。


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