从量子力学诠释到量子技术——物理科学学院“物理学科学前沿系列讲座”顺利举办
文/陈佳楠 图/陈佳楠，冯学楷
2026年11月1日晚，中国科学院大学物理科学学院与国际理论物理中心亚太地区（ICTP-AP）联合主办的“物理学科学前沿系列讲座”在雁栖湖校区西区教三楼308报告厅举行。巴西国家科学技术发展委员会主席、巴伊亚联邦大学小奥利瓦尔·弗雷雷（Olival Freire Junior）教授应邀作题为《从量子力学诠释到量子技术》（From the Interpretation of Quantum Mechanics to Quantum Technologies）的学术报告。本次讲座由中国科学院大学物理科学学院乔从丰教授主持，中国科学院自然科学史研究所刘金岩研究员、物理科学学院100余位研究生、本科生到场聆听。
讲座伊始，弗雷雷教授指出，在过去十二年间，至少有五项诺贝尔物理学奖和化学奖授予量子科技领域，表明量子技术并非一时的热潮，而是物理学持续发展的重要趋势。他强调，物理学不仅包含实验、理论与仪器，也包含思想、概念及其争论，优秀的物理学家常常因观点不同而展开深入讨论。
弗雷雷教授首先回顾了量子定域性之争的源头。最初，爱因斯坦不接受量子力学的概率描述，提出 EPR 论证，希望引入 “隐变量” 来恢复确定性的物理图景；1951 年玻姆提出一套能重现标准量子力学全部预言的隐变量诠释，但不满足定域性。1964 年贝尔把定域实在论写成数学形式，得到贝尔不等式，意味着定域性与实在性必有一项被打破。此后实验持续接力，包括1972 年克劳泽等人完成首个检验，阿斯佩等人随后开展更精密的实验，2017 年潘建伟团队利用 “墨子号” 实现星地纠缠光子分发等等。2022 年诺贝尔物理学奖授予克劳泽、阿斯佩和蔡林格，量子纠缠自此成为常规资源。弗雷雷教授指出，科学是集体事业而非孤立天才的工作。
随后，围绕叠加原理的普适性，弗雷雷教授介绍说，叠加原理与薛定谔方程的线性性密切相关，而其普适性长期存在争议：维格纳较早提出质疑，三位意大利学者提出非线性的GRW方程并持续接受实验检验。1957年，休·埃弗雷特在约翰·惠勒指导下提出相对态诠释，即后来的“多世界诠释”，主张取消波包坍缩，所有量子态同时演化。这一曾被视为纯粹抽象的理论，后来被应用于量子宇宙学和量子信息处理；戴维·多伊奇正是在其启发下写出第一个真正的量子算法，被誉为“量子计算之父”。
弗雷雷教授将这一问题追溯到1927年索尔维会议上爱因斯坦的提问：电子一旦在屏幕上某一点被探测到，它在其他位置出现的概率为何会立即归零？这正是量子—经典过渡问题，也称量子测量问题。H. D. 策、杜尔、安东尼·莱格特等学者发展出退相干理论：不存在完全孤立的量子系统，系统与环境的相互作用会导致量子相干性丧失。退相干虽非测量问题的完整解答，却是理解这一问题的有效进路。弗雷雷教授还简要回顾了量子光学的基础争论——电磁辐射是否必须被量子化，并指出量子光学如今已成为一切量子信息工作的基础。
作为科学史学者，弗雷雷教授特别介绍了巴西科学在这一历程中的参与。20世纪50年代初，戴维·玻姆因在本国受到政治迫害而旅居巴西，与当地及法国物理学家合作开展研究，深刻影响了巴西物理学的发展。此后，巴西物理学家路易斯·达维多维奇在退相干理论方面作出重要工作，为法国物理学家塞尔日·阿罗什的相关实验提供了理论基础，后者因测量和操控单个量子系统的成就获得2012年诺贝尔物理学奖。
弗雷雷教授坦言，量子基础研究在历史上曾长期遭受偏见：贝尔发表定理后收到“研究隐变量是浪费才华”的告诫；克劳泽在完成首个贝尔检验实验后，始终未能在美国大学获得终身教职；埃弗雷特则曾被讥讽“连量子力学最基本的内容都不懂”。结合这段历史，他提出三点结论：第一，关于量子实在性和诠释多样性的基础争论至今仍是开放的科学与哲学问题，与实验、技术和计算同属物理学不可或缺的组成部分；第二，青年物理学家既要接受严格的计算与实验训练，也要对异见保持充分宽容，在严谨与包容之间取得平衡，避免教条主义阻碍创新；第三，不能以论文数量和引用多少衡量一切，应把研究者从数量化考核中解放出来，使其能够安心从事高风险、长周期的探索，因为无人能够预先预测哪一项基础研究最终会催生重大技术创新。
在问答环节，现场师生踊跃提问。针对爱因斯坦与玻尔的著名争论，弗雷雷教授认为第二次量子革命在一定程度上支持了玻尔的观点，但最终答案或许要等到成熟的量子引力理论出现之后才能揭晓。针对“闭嘴，计算”这一说法，他指出其在训练基本功方面有合理之处，但不应以此禁止思考概念和基础问题，未来物理学家培养的关键，正在于两者之间精妙的平衡。针对量子计算的发展路径，他指出当前核心瓶颈在于维持足够长时间的量子相干性、避免环境干扰，建议参照曼哈顿计划和早期计算机的发展经验，并行推进多条技术路线；他还以早期真空管计算机体积庞大、能力有限作类比，鼓励同学们对量子计算的未来保持耐心和信心。
讲座在热烈的掌声中圆满结束。弗雷雷教授以翔实的史料、清晰的脉络和富有洞见的反思，带领师生重温了量子力学基础争论的百年历程，揭示了基础研究与技术革命之间的深层联系，对激发师生科学探索精神、理解原始创新规律具有重要的启发意义。
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