中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)合肥微尺度物質(zhì)科學(xué)國家實(shí)驗室潘建偉院士、陸朝陽(yáng)教授等完成的“多自由度量子隱形傳態(tài)”名列榜首，被評為年度突破（Breakthrough of the Year）。其他九大突破排名不分先后，由美國、德國、荷蘭、葡萄牙、中國、澳大利亞、日本等國家的科學(xué)家分享。

　　下面我們盡量用公眾能夠理解的語(yǔ)言來(lái)介紹這些重大成就。如果您還是看不懂，沒(méi)關(guān)系，您肯定能看懂文末基于這十大突破對中國科技實(shí)力的解讀。

　　最年輕的院士、27歲時(shí)科研成果就入選“年度全球十大科技進(jìn)展”、31歲毅然回國組建自己的實(shí)驗室、幫助中國在量子通信的前沿科技領(lǐng)域處于世界領(lǐng)先……近年來(lái)，在合肥工作的潘建偉是中國最耀眼的科技明星之一，也被認為是距離下一個(gè)科技諾貝爾獎最近的中國人之一。

　　陸朝陽(yáng)，英國劍橋大學(xué)博士，中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)教授。在國際上首次實(shí)現六光子糾纏、八光子糾纏和十比特超糾纏，三次刷新了多光子糾纏和光學(xué)量子計算領(lǐng)域的兩項世界記錄，兩次入選了兩院院士評選的年度中國科技十大進(jìn)展新聞。

　　首先來(lái)看年度突破。2015年2月26日，國際頂級科學(xué)期刊《自然》（Nature）以封面標題的形式發(fā)表了潘建偉、陸朝陽(yáng)等人的文章《單個(gè)光子的多個(gè)自由度的量子隱形傳態(tài)》（Quantum teleportation of multiple degrees of freedom of a single photon）。這則消息當時(shí)就令許多人激動(dòng)不已，觀(guān)者如堵。但媒體的報道對絕大多數讀者來(lái)說(shuō)都屬于云里霧里、不知所云，于是有大量“不明真相的群眾”表示：“你們說(shuō)的每一個(gè)字我都認識，但是你們說(shuō)的東西我一點(diǎn)都聽(tīng)不懂！贊??！”簡(jiǎn)稱(chēng)“不明覺(jué)厲”。為此我寫(xiě)了一篇《科普量子瞬間傳輸技術(shù)，包你懂！》（http://weibo.com/p/1001603817899448994963）及其補遺（http://weibo.com/p/1001603818514786952898），令許多人對量子力學(xué)、量子信息和這項工作有了一些了解，包括從事傳統信息行業(yè)、想學(xué)習量子信息卻不得其門(mén)而入的朋友們。

　　簡(jiǎn)而言之，這項工作的新成果在于“多個(gè)自由度”，因為以前已經(jīng)實(shí)現了單個(gè)自由度的量子隱形傳態(tài)。

　　什么是量子？一個(gè)量如果存在最小的不可分割的基本單位，就像上臺階一樣，只能上一個(gè)一個(gè)的臺階而不能上半個(gè)臺階，我們就說(shuō)這個(gè)量是量子化的，把這個(gè)最小單位稱(chēng)為量子。我們日常所見(jiàn)的宏觀(guān)世界似乎一切都是無(wú)限可分的，微觀(guān)世界里卻有很多物理量是量子化的，例如原子中電子的能量。所以準確描述微觀(guān)世界的理論必然是量子化的，這種理論就是量子力學(xué)。宏觀(guān)物質(zhì)是由微觀(guān)粒子組成的，所以對宏觀(guān)世界的準確描述也必須是量子力學(xué)。中學(xué)里學(xué)的牛頓力學(xué)只是對宏觀(guān)世界的近似描述，在作為量子力學(xué)對立面的意義上被稱(chēng)為經(jīng)典力學(xué)。

　　什么是量子隱形傳態(tài)？這是一種在1993年提出的方案，把粒子A的未知的量子態(tài)傳輸給遠處的另一個(gè)粒子B，讓B粒子的狀態(tài)變成A粒子最初的狀態(tài)。注意傳的是狀態(tài)而不是粒子，A、B的空間位置都沒(méi)有變化，并不是把A粒子傳到遠處。當B獲得這個(gè)狀態(tài)時(shí)，A的狀態(tài)必然改變，任何時(shí)刻都只能有一個(gè)粒子處于目標狀態(tài)，所以并不能復制狀態(tài)，或者說(shuō)這是一種破壞性的復制。在宏觀(guān)世界復制一本書(shū)或一個(gè)電腦文件是很容易的，在量子力學(xué)中卻不能復制一個(gè)粒子的未知狀態(tài)，這是量子與經(jīng)典的一個(gè)本質(zhì)區別。很多人聽(tīng)說(shuō)量子力學(xué)中狀態(tài)的變化是瞬時(shí)的，無(wú)論兩個(gè)粒子相距多遠，于是認為隱形傳態(tài)的速度可以超過(guò)光速，推翻相對論。錯了。隱形傳態(tài)的方案中有一步是把一個(gè)重要的信息（可以理解為一個(gè)密鑰）從A處傳到B處，利用這個(gè)信息才能把B粒子的狀態(tài)變成目標狀態(tài)。這個(gè)信息需要用經(jīng)典信道（例如打電話(huà)、發(fā)郵件）傳送，速度不能超過(guò)光速，所以整個(gè)隱形傳態(tài)的速度也不能超過(guò)光速。很多人把隱形傳態(tài)當成科幻電影中的傳送術(shù)，瞬間把人傳到任意遠處，然后還擔心復制人和本尊的倫理問(wèn)題，其實(shí)這些理解都是錯誤的。量子隱形傳態(tài)是以不高于光速的速度、破壞性地把一個(gè)粒子的未知狀態(tài)傳輸給另一個(gè)粒子。打個(gè)比方，用顏色表示狀態(tài)，A粒子最初是紅色的，通過(guò)隱形傳態(tài)，我們可以讓遠處的B粒子變成紅色，而A粒子同時(shí)變成了綠色。但是我們完全不需要知道A最初是什么顏色，無(wú)論A是什么顏色，這套方法都可以保證B變成A最初的顏色，同時(shí)A的顏色改變。

　　量子隱形傳態(tài)是在什么時(shí)候實(shí)現的？是1997年，當時(shí)潘建偉在奧地利維也納大學(xué)的塞林格（Zeilinger）教授組里讀博士，他們在《自然》上發(fā)表了一篇題為《實(shí)驗量子隱形傳態(tài)》（“Experimental quantum teleportation”）的文章，潘建偉是第二作者。這篇文章后來(lái)入選了《自然》雜志的“百年物理學(xué)21篇經(jīng)典論文”，跟它并列的論文包括倫琴發(fā)現X射線(xiàn)、愛(ài)因斯坦建立相對論、沃森和克里克發(fā)現DNA雙螺旋結構等等。

　　什么是自由度？自由度就是描述一個(gè)體系所需的變量的數目。例如一個(gè)靜止在一條線(xiàn)上的粒子，描述它只需要一個(gè)數，自由度就是1。靜止在一個(gè)面上的粒子，自由度就是2。三維空間中的靜止粒子，自由度就是3。描述三維空間中一個(gè)運動(dòng)的粒子，需要知道位置的3個(gè)分量和動(dòng)量的3個(gè)分量，自由度是6。光子具有自旋角動(dòng)量和軌道角動(dòng)量，如果你看不懂這兩個(gè)詞，沒(méi)關(guān)系，只要明白它們是兩個(gè)自由度就夠了。在1997年的實(shí)驗中，傳的只是自旋。此后各種體系的各種自由度都被傳輸過(guò)，但每次實(shí)驗都只能傳輸一個(gè)自由度。

　　傳輸一個(gè)自由度固然很厲害，但是只具有演示價(jià)值。隱形傳態(tài)要實(shí)用，就必須傳輸多個(gè)自由度。這在理論上是完全可以實(shí)現的。打個(gè)比方，現在用顏色和形狀來(lái)表示狀態(tài)，A粒子最初是紅色的正方體，我們可以讓B粒子變成紅色的正方體，同時(shí)A變成綠色的球體。這個(gè)擴展看似顯而易見(jiàn)，但跟傳輸一個(gè)自由度相比，有極大的困難。隱形傳態(tài)實(shí)驗一般需要一個(gè)傳輸的“量子通道”，這個(gè)通道是由多個(gè)粒子組成的，這些粒子糾纏在一起，使得一個(gè)粒子狀態(tài)的改變立刻就會(huì )造成其他粒子狀態(tài)的改變。用物理學(xué)術(shù)語(yǔ)說(shuō)，這些粒子處于“糾纏態(tài)”。制備多粒子的糾纏態(tài)已經(jīng)是一個(gè)很困難的任務(wù)了，而要傳輸多個(gè)自由度，就需要制備多粒子的多個(gè)自由度的“超糾纏態(tài)”，更加令人望而生畏。潘建偉研究組就是攻破了這個(gè)難關(guān)，搭建了6光子的自旋-軌道角動(dòng)量糾纏實(shí)驗平臺，才實(shí)現了自旋和軌道角動(dòng)量的同時(shí)傳輸。

　　用《道德經(jīng)》的話(huà)說(shuō)：“道生一，一生二，二生三，三生萬(wàn)物。”1997年實(shí)現了道生一，那時(shí)潘建偉還是博士生。2015年實(shí)現了一生二，這時(shí)他已經(jīng)是量子信息的國際領(lǐng)導者。從傳輸一個(gè)自由度到傳輸兩個(gè)自由度，走了18年之久，這中間有無(wú)數的奇思妙想、艱苦奮斗，是人類(lèi)智慧與精神的偉大贊歌。

　　下面我們來(lái)看其余九大突破。再次強調，排名不分先后，九名并列亞軍。每一項工作都是科學(xué)家們的卓越成就，值得我們熱烈鼓掌?；緝热菔俏覍ι弦龤W洲物理學(xué)會(huì )新聞的翻譯，有些地方加上我的注釋。

　　首次測量到單電子的同步輻射。獎給8號項目（Project 8）協(xié)作組（注釋?zhuān)?號項目的兩位發(fā)言人來(lái)自美國的麻省理工大學(xué)和加州大學(xué)圣塔芭芭拉分校），他們測量到氪-83的β衰變中發(fā)射出的單個(gè)電子的同步輻射。輻射是在電子通過(guò)磁場(chǎng)時(shí)發(fā)出的，使得團隊可以對粒子被發(fā)射時(shí)的能量作出非常精確的測量。8號項目正在努力提高測量精度，以用于計算物理學(xué)中最難以捉摸的量之一——電子型反中微子的質(zhì)量，這些電子型反中微子也是在β衰變中發(fā)射出的。注釋?zhuān)焊鶕鄬φ?，能量等于質(zhì)量乘以光速的平方。因此如果精確地知道一個(gè)核反應前后那些能觀(guān)測到的粒子的能量，兩者相減就得到那些觀(guān)測不到的粒子（在這里是電子型反中微子）帶走的能量，也就知道了這些粒子的質(zhì)量。因為中微子的質(zhì)量非常微小，接近于零，所以這個(gè)實(shí)驗需要極高的精度，才能得出有意義的結果。

　　終于發(fā)現了外爾費米子。獎給普林斯頓大學(xué)的Zahid Hasan、麻省理工大學(xué)的Marin Solja?i?以及中國科學(xué)院（注釋?zhuān)何锢硌芯克┑姆街遗c翁紅明，為他們關(guān)于外爾費米子的先驅性工作。這些無(wú)質(zhì)量的粒子是德國數學(xué)家赫爾曼·外爾（Hermann Weyl）在1929年預言的。Hasan和方忠、翁紅明領(lǐng)導的團隊各自獨立地在準金屬砷化鉭（TaAs）中發(fā)現了一種準粒子的指示性證據，這種準粒子表現得就像外爾費米子。Solja?i?和同事們在一種非常不同的材料中發(fā)現了存在外爾玻色子的證據，——一種“雙gyroid”（注釋?zhuān)篻yroid是一種無(wú)窮連接的三重周期性最小面，參見(jiàn)https://en.wikipedia.org/wiki/Gyroid）的光子晶體。外爾費米子的無(wú)質(zhì)量特性意味著(zhù)它們可能被用于高速電子學(xué)，此外由于它們面對散射時(shí)受到拓撲保護，對量子計算機可能也有用處。注釋?zhuān)簩ν鉅栙M米子的一個(gè)介紹，可以見(jiàn)中科院物理所戴希研究員的博客《外爾半金屬的故事》（http://blog.sciencenet.cn/blog-600872-906367.html），他和方忠用理論計算預測了在TaAs中發(fā)現外爾費米子的可能性?，F在發(fā)現的外爾費米子不是真實(shí)的粒子，而是一種真實(shí)粒子的集體運動(dòng)模式，即準粒子，這是凝聚態(tài)物理中特有的現象。外爾最初是在粒子物理領(lǐng)域預言這種粒子的，尋找它花了86年，最終卻是在凝聚態(tài)物理領(lǐng)域找到了這種粒子。在凝聚態(tài)物理中實(shí)現粒子物理的理論，是當代物理學(xué)一種普遍而有趣的思路。

　　物理學(xué)家宣稱(chēng)實(shí)現了“無(wú)漏洞”的貝爾不等式實(shí)驗。獎給荷蘭代爾夫特理工大學(xué)的Bas Hensen、Ronald Hanson與同事們，他們進(jìn)行了既沒(méi)有局域性漏洞也沒(méi)有探測性漏洞的貝爾不等式測量。他們的實(shí)驗涉及位于相距1.28公里的金剛石中的糾纏的自旋，然后測量自旋之間的關(guān)聯(lián)。金剛石之間距離這么遠，以及自旋測量相對容易，保證了整個(gè)實(shí)驗是無(wú)漏洞的，——實(shí)驗結果證實(shí)了看似怪異的量子力學(xué)糾纏概念。注釋?zhuān)贺悹柌坏仁秸f(shuō)的是，某些自旋之間的關(guān)聯(lián)在經(jīng)典力學(xué)中必然低于某個(gè)上限，而這個(gè)上限是量子力學(xué)能夠達到的。因此如果測量結果違反貝爾不等式，就說(shuō)明經(jīng)典力學(xué)是錯誤的，量子力學(xué)是正確的。

　　1982年，阿斯佩克特等人做了這樣的實(shí)驗，結果確實(shí)違反貝爾不等式。后來(lái)又有許多研究組用各種方法重復這個(gè)實(shí)驗，結論大都一致。但以前的實(shí)驗都存在漏洞，或者是局域性漏洞，或者是探測性漏洞，也就是說(shuō)，經(jīng)典力學(xué)原則上還是有可能解釋實(shí)驗結果，因此較起真來(lái)，結論還不能完全確定。這兩種漏洞有某種互補性，縮小一個(gè)漏洞就會(huì )擴大另一個(gè)漏洞，因而以前一直不能同時(shí)消滅兩者?，F在通過(guò)巧妙的實(shí)驗設計和高超的技術(shù)手段，第一次同時(shí)克服了這兩個(gè)漏洞，所以可以說(shuō)是對貝爾不等式測量的蓋棺定論。這是一項重大的進(jìn)步，但如果要問(wèn)，對大多數科學(xué)家的觀(guān)念有什么影響？回答是沒(méi)有影響，因為從1930年代以來(lái)，絕大部分科學(xué)家早就相信量子力學(xué)了，都用不著(zhù)貝爾的不等式和阿斯佩克特的實(shí)驗。量子力學(xué)的糾纏概念對公眾來(lái)說(shuō)很怪異，對科學(xué)界來(lái)說(shuō)卻是老生常談，否定它才出人意料，肯定它只是再次證實(shí)常識。這類(lèi)實(shí)驗是以更突出的矛盾、更高的可靠性來(lái)檢驗一個(gè)已經(jīng)被廣泛接受的理論。如果結果是否定性的，整個(gè)科學(xué)界就會(huì )轟動(dòng)，大家需要重新構建物理學(xué)大廈了?，F在的結果都是肯定性的，量子力學(xué)再一次被證明為正確，那對大多數人來(lái)說(shuō)就只是滿(mǎn)足好奇心而已。當然，實(shí)驗在技術(shù)上的進(jìn)步是很重要的，例如在相距這么遠的金剛石之間保持糾纏的方法。

　　首次探測到來(lái)自太陽(yáng)系外行星的可見(jiàn)光。獎給葡萄牙天體物理與空間科學(xué)研究院與波爾圖大學(xué)的Jorge Martins及其在葡萄牙、法國、瑞士、智利的同事們，他們首次測量了由一顆系外行星反射的高分辨率光譜信號。該團隊使用了高精度徑向速度行星搜尋設備（在歐洲南方天文臺下屬的La Silla天文臺），研究來(lái)自51飛馬座b星的光，——它是在1995年發(fā)現的。利用他們發(fā)展的新技術(shù)，Martins和同事們能夠測量這顆行星的質(zhì)量、軌道傾角和反射率，這些數據可以用來(lái)推斷行星表面和大氣的成分。按：我們以前只能觀(guān)測到恒星的光，看不到太陽(yáng)系外行星的光，也就對系外行星的成分一無(wú)所知，甚至連它們是固態(tài)、液態(tài)還是氣態(tài)都不清楚。這個(gè)項目大大增進(jìn)了我們對系外行星的了解，說(shuō)不定能找到適合人類(lèi)生存的星際移民目的地。

　　LHCb（“大型強子對撞機的美麗”，Large Hadron Collider beauty）宣稱(chēng)發(fā)現兩個(gè)五夸克態(tài)。獎給歐洲核子研究組織（CERN）的LHCb協(xié)作組，他們表明五個(gè)夸克可以在被稱(chēng)為五夸克態(tài)的粒子中被束縛在一起。五夸克態(tài)的存在是在1970年代被首次預言的，在21世紀是爭議的對象。今年，當兩個(gè)質(zhì)量約為4400 MeV/c2的五夸克態(tài)從大型強子對撞機的質(zhì)子碰撞中涌現出來(lái)時(shí)，這個(gè)問(wèn)題終于解決了。兩個(gè)信號的統計顯著(zhù)度都超過(guò)9σ，遠高于粒子物理中確認一個(gè)發(fā)現的黃金標準5σ。注釋?zhuān)嘿|(zhì)子和中子這樣的重子是由三個(gè)夸克組成的，在重子之間傳遞相互作用的介子是由兩個(gè)夸克組成的?？淇藦膩?lái)不會(huì )單獨出現，因為把兩個(gè)夸克分開(kāi)時(shí)要耗費的能量太大，超過(guò)夸克質(zhì)量對應的能量，于是會(huì )產(chǎn)生新的夸克。那么有沒(méi)有多于三個(gè)夸克組成的粒子呢？理論預測了四個(gè)和五個(gè)夸克組成的粒子，但一直沒(méi)有被證實(shí)?，F在終于發(fā)現了五夸克態(tài)，可喜可賀。

　　硫化氫在203 K下是超導溫度最高的超導體。獎給馬克斯·普朗克化學(xué)研究所和約翰尼斯·古騰堡大學(xué)（都位于德國美因茨）的Mikhail Eremets和同事們，他們發(fā)現了第一種在地球表面能自然出現的溫度下超導的材料。該團隊發(fā)現，150萬(wàn)個(gè)大氣壓的極端壓強下的硫化氫直到203 K都是超導體，這個(gè)溫度比南極洲記錄到的最低溫度要高19K。雖然還需要進(jìn)一步的研究來(lái)理解為什么這個(gè)材料會(huì )超導，這項發(fā)現可能已經(jīng)為超導的圣杯即室溫超導體鋪平了道路。注釋?zhuān)撼瑢w就是電阻為零的材料，在其中傳輸的電流永遠不會(huì )衰減，有許多奇妙的應用前景。然而到目前為止，超導都只能在很低的溫度下實(shí)現，能超過(guò)液氮溫度（77 K，即零下196攝氏度）就算“高溫超導”了。這項工作一下子把超導溫度提高了幾十度，甚至都超過(guò)了地球表面的最低溫度，這是個(gè)重要的里程碑。當然離實(shí)用還很遠，因為150萬(wàn)大氣壓的壓強是個(gè)嚴重障礙。2014年，吉林大學(xué)的馬琰銘和崔田兩個(gè)研究組各自通過(guò)理論計算預測了硫化氫的超導性，馬琰銘等人預測H2S在160 GPa的壓強下（1 GPa約等于1萬(wàn)大氣壓）超導溫度為80 K，崔田等人預測H3S（H2S與H2的復合物）在200 GPa下超導溫度在191 K至204 K之間。Eremets等人大幅引用和致謝了崔田和馬琰銘的結果，參見(jiàn)知社學(xué)術(shù)圈的《Nature: 中國學(xué)者預測的203K超導體被實(shí)驗證實(shí) | 顛覆所有極限！》（http://chuansong.me/n/1848797）和《關(guān)于中國學(xué)者預測203K超導體被實(shí)驗證實(shí)的補充說(shuō)明》（http://chuansong.me/n/1851448）。中國科學(xué)家對這項發(fā)現也有重要貢獻，不過(guò)由于所用的理論是傳統的BCS超導理論，計算的難度并不很大，而實(shí)驗的難度要大得多，所以實(shí)驗家的榮譽(yù)高于理論家的榮譽(yù)。

　　便攜式“戰地磁共振影像（MRI）系統”走出實(shí)驗室。獎給美國洛斯阿拉莫斯國家實(shí)驗室的Michelle Espy和同事們，他們造出了實(shí)用的、便攜的、超低磁場(chǎng)的MRI系統。與傳統的用超導線(xiàn)圈產(chǎn)生很強磁場(chǎng)的MRI系統（注釋?zhuān)嚎?，這就是超導的用途之一）不同，新系統所用的磁場(chǎng)要弱得多，從遠方產(chǎn)生這種磁場(chǎng)就容易多了。然而這意味著(zhù)該系統必須能夠探測弱得多的信號，這一點(diǎn)它是用超導量子干涉儀（SQUID）來(lái)實(shí)現的（注釋?zhuān)罕荛_(kāi)了超導的一種用途，又用到超導的另一種用途）。由于有低功耗和輕質(zhì)量的優(yōu)點(diǎn)，該團隊希望這種原型設計能夠盡快部署到發(fā)展中國家的醫療中心以及戰地醫院。按：這是十大物理學(xué)突破中唯一跟日常生活直接相關(guān)的，可能歐洲物理學(xué)會(huì )選擇它也有這方面的原因。

　　費米子顯微鏡露出曙光。獎給美國麻省理工大學(xué)的Lawrence Chuck、Martin Zwierlein和同事們，他們制造了第一臺“費米子顯微鏡”——一臺能夠為超冷氣體中多達1000個(gè)獨立原子成像的設備。對于理解材料中的電子如何相互作用，已經(jīng)有許多重大的進(jìn)展。這是通過(guò)把費米子原子冷卻到超低溫度、再用光和磁場(chǎng)精細調節原子間的相互作用來(lái)實(shí)現的。通過(guò)允許物理學(xué)家觀(guān)測單個(gè)費米子在氣體冷卻時(shí)的行為，費米子顯微鏡把這種方法又推進(jìn)了重要的一步。這項新技術(shù)可能很快就會(huì )被研究者用于觀(guān)測原子間的磁相互作用，甚至可能被用于探測體系內的量子糾纏。注釋?zhuān)哼@項工作的重要性，在于把觀(guān)測對象從很多原子的集合縮小到單個(gè)原子，即大大提高了分辨率。由此我們有可能觀(guān)察到很多以前想象不到的現象，以后還有可能把對單原子的觀(guān)測（只是看）升級為控制（不僅看還能動(dòng)）。想想看，如果我們可以隨意觀(guān)察和操控單個(gè)原子，而且這些原子還是處于量子糾纏中的，我們能夠看到和造出多少不可思議的東西！

　　硅量子邏輯門(mén)是第一步。獎給澳大利亞新南威爾士大學(xué)和日本慶應義塾大學(xué)的Andrew Dzurak、Menno Veldhorst和同事們，他們造出了第一個(gè)硅的量子邏輯器件。他們的控制非（CNOT）門(mén)是量子計算機的一個(gè)基礎元件，以前是用傳統的半導體加工工藝制造的。這個(gè)器件用電子自旋來(lái)存儲量子信息，研究者們現在計劃把技術(shù)擴展到制造完全意義的量子計算機芯片。按：量子計算機在理論上對于某些問(wèn)題比現在的計算機（經(jīng)典計算機）快得多。例如對于因子分解，傳統算法的計算量隨位數的變化是指數增長(cháng)，而量子算法只是多項式增長(cháng)。分解一個(gè)5000位的數字，在原理上經(jīng)典算法需要50億年的時(shí)間，量子算法只需要2分鐘?？墒悄壳斑€沒(méi)有實(shí)用意義上的量子計算機，原因之一就是用的材料都不是硅，量子信息只能用硅之外的光子、離子阱、核磁共振等方式來(lái)儲存?，F在可以用硅來(lái)儲存與操作量子信息，半個(gè)多世紀以來(lái)半導體技術(shù)的豐富積累就有可能用上，大大促進(jìn)量子計算機的發(fā)展。

　　介紹完十大物理學(xué)突破，我們來(lái)統計一下有哪些國家出鏡，各國參與了多少項工作。中國獨占一項（榜首的多自由度量子隱形傳態(tài)），分享一項（外爾費米子）。美國獨占三項（單電子同步輻射、便攜式MRI和費米子顯微鏡），分享一項（外爾費米子）。荷蘭獨占一項（無(wú)漏洞的貝爾實(shí)驗）。德國獨占一項（硫化氫的203 K超導），對此中國科學(xué)家做了理論預測。澳大利亞和日本分享一項（硅量子邏輯門(mén)），這一項有點(diǎn)奇怪，Andrew Dzurak和Menno Veldhorst的名字看起來(lái)都不像日本人，可能以澳大利亞的貢獻為主。葡萄牙領(lǐng)銜，和法國、瑞士、智利分享一項（系外行星的光）。歐洲作為整體，有CERN發(fā)現的一項（五夸克態(tài)）。

　　按照這個(gè)統計，美國共有四項，整體實(shí)力是最雄厚的。中國有兩項，包括榜首，整體僅次于美國，并且在局部占據制高點(diǎn)。中國的科技正處于爆炸式發(fā)展之中（見(jiàn)我的文章《見(jiàn)龍在田：中國科技與世界大勢（上）》（http://weibo.com/p/1001603864112261145733），修訂后由觀(guān)察者網(wǎng)轉載為《中國科技實(shí)力正以多快的加速度逼近美國》（http://www.guancha.cn/YuanLanFeng/2015_08_12_330260.shtml），以及我的另一篇文章《中國的研發(fā)投入需要更大幅度的增長(cháng)》（http://www.guancha.cn/YuanLanFeng/2015_11_13_341140_s.shtml和http://weibo.com/p/1001603908683422639166）），潛力最大，前途不可限量。本文中提到的潘建偉、陸朝陽(yáng)、方忠、翁紅明、戴希、馬琰銘和崔田分別出生于1970年、1982年、1970年、1977年、1971年、1972年和1964年，年富力強，充滿(mǎn)朝氣，他們是中國科技井噴的縮影。歐洲各國加起來(lái)共有四項，作為整體仍然是科學(xué)中心之一，但由于政治的碎片化，單獨一國都不如中美兩個(gè)超級大國。澳大利亞、日本和智利是中美歐之外僅有的上榜國家，而且只有一項成果是中美歐都未參與的?？梢哉J為，美國、歐洲和中國是目前的三大科學(xué)中心。如果把中國擴大到東亞，把日本、韓國甚至澳大利亞都包括進(jìn)去，那就更是鐵板釘釘了。這三大地區之外的國家，如俄羅斯、巴西、印度、印尼，在世界科學(xué)版圖上都處于邊緣地位。

　　中國科學(xué)界在2015年收獲了屠呦呦的自然科學(xué)諾貝爾獎、科大團隊的國際物理學(xué)年度突破，2015年必將作為嶄露頭角的一年被歷史銘記。對中國的科學(xué)工作者、科普工作者和愛(ài)好科學(xué)的公眾來(lái)說(shuō)，這是最好的時(shí)代。對喋喋不休中國人不會(huì )創(chuàng )新、永遠沒(méi)希望的逆向民族主義分子來(lái)說(shuō)，這是最壞的時(shí)代，我們對他們的無(wú)知和偏執感到可憐。

　　最大的幸福屬于年輕學(xué)子，你們的面前有嶄新的世界，無(wú)限的希望！

　　作者簡(jiǎn)介：袁嵐峰，中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)化學(xué)博士，中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)合肥微尺度物質(zhì)科學(xué)國家實(shí)驗室副研究員，風(fēng)云學(xué)會(huì )會(huì )長(cháng)，微博@中科大胡不歸 。

　　致謝：感謝風(fēng)云學(xué)會(huì )研究員郭曉明博士（@西西河氏唵啊吽 ）、陳經(jīng)等人提出的寶貴意見(jiàn)。

　　本文系觀(guān)察者網(wǎng)獨家稿件，文章內容純屬作者個(gè)人觀(guān)點(diǎn)，不代表平臺觀(guān)點(diǎn)，未經(jīng)授權，不得轉載，否則將追究法律責任。關(guān)注觀(guān)察者網(wǎng)微信guanchacn，每日閱讀趣味文章。