因斯布鲁克大学实验物理研究所所长汉斯-克里斯托弗·内格尔教授。
量子力学历经百年发展，展望未来将如何进一步窥探物理世界？
9月11日，在浦江创新论坛主论坛上，来自奥地利因斯布鲁克大学实验物理学讲席教授、因斯布鲁克大学实验物理研究所所长汉斯-克里斯托弗·内格尔在“超冷原子的量子模拟”演讲中开门见山：距离1925年维尔纳·海森堡发表开创性论文《关于运动学和力学关系的量子理论重新解释》至今，量子力学已被发现100余年。在他看来，量子力学是现代物理学的基石，也是人类理解微观世界乃至整个宇宙运行规律的“基础语言”。
内格尔教授表示，量子物理的理论技术，直接催生“世界万物”。所谓量子计算，是利用量子力学原理来执行的新型计算范式。量子计算看似简单，但如何找到替代方案并不容易？多年来，内格尔带领团队进行“量子模拟”研究，以此模拟那些在真实材料中难以直接触碰到的量子多体模型。
如何建立量子模型？专家介绍：早在20年前，德国慕尼黑量子物理学界Bloch团队利用激光构建出“光学晶格”，并将超冷原子置于其中，由此让原子扮演电子角色，模拟电子在固体中的行为。这一标志性成果指明方向：利用超冷原子“模拟”晶体中电子的量子行为，也可直接观察电子在真实晶体中的运动与相互作用。Bloch教授因这一卓越成就，一度成为诺贝尔奖“大热”候选人。
为量子模型研究提供平台，内格尔教授还特别提及，因斯布鲁克大学的研究团队甚至想办法把原子加载到激光上，这样原子冷却到接近绝对零度，然后用激光脉冲去“踢”这些原子，能更零距离观察它们在真实物理世界中的行为。类似这样的新平台如今也在不断涌现。
“我们想要通过量子来模拟什么？”专家在演讲中分享观点，既可以模拟高温超导的微观机制，也借由“量子气体显微镜”直接观测光晶格中单个原子的位置。这些10年前的研究成果，尽管至今仍有争议，但不乏是突破性进展。
而今，备受关注的研究方向还包括利用导线来模拟量子力学。内格尔教授说，实验应用的成熟电子技术，可以更好描绘一个粒子如何被周围多体量子环境“重整”，继而改变有效质量和传输性质，这种相互作用也呈现出了“费米尔化”的统计特征。
“局域化”也是量子力学的关键词之一。物理学家发现：利用量子动力学来完成最佳性能，改善算法、阐述量子磁矩，丰富了量子统计学的内容，也能更好了解量子世界。未来，专家们还将利用现有研究成果来模拟设计出具有更多功能的哈密顿量，继而研究特殊的超流态与绝缘特性。
“最近两三年我与来自中国的同行也有非常好的紧密协作，期待下一步携手中国科学家，在量子世界里发现更多未知。”内格尔教授如是说。
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