在最近的一期《科学》中，报道了量子机器，实际上就是微型机械振子系统，冷却到量子基态，然后用于精密测量或者展示一些量子世界的奇妙现象。这篇报道对这个方向很乐观，估计到明年就将有差不多6个实验组同时实现这个目标。同一期中，也有一个音频采访，讨论了这个有趣的话题。

量子计算机提出了十几年了，但如何能够做出比经典计算机更好的工作，还没有实现。最近有两个实验组分别利用单光子系统和NMR系统完成了对氢分子基态能量的计算，精度非常高。这个代表了未来量子计算的一个发展方向，也许意味着量子计算化学的诞生。

另外的一个有趣的进展，是利用192束激光点火，完成核聚变的项目有了很大的进展，相关论文已经在网上公开了，科学杂志也对此作了一个详细的报道。核聚变是人类能源的最终极来源，能够做出可控核聚变，人类才能有光明的未来。

量子叠加态最大能够在多大的系统中存在？目前已经在光子，原子，以及cooper对中看到了薛定谔猫态。下一步是什么，当然是微型的机械系统了。通过光（纳米）机械振子技术，我们可能很快就可以看到振子系统的薛定谔猫态了。可是，我们能够真的在生物体中看到薛定谔猫态么？似乎不可能，但最近的理论工作告诉我们这是可行的^[1]。通过光镊技术，可以把几十个纳米大小的振子束缚在光势阱中。这个振子几乎是完全与环境脱耦的，有可能通过光驱动冷却到基态，从而制备出薛定谔猫态出来。要知道，很多病毒是能够在真空中生存的。因此如果我们把病毒束缚在振子中，我们就可能制备出具有生物活性的系统的量子叠加态。这种量子叠加态与薛定谔当年提出的薛定谔猫态就几乎一模一样了。同样的技术也可能用于其他基于光学机械振子系统的各种量子信息处理过程^[2]。

早在激光发明后不久，人们就在寻求其在其他系统中的对应物，比如说，声学激光，或者我们可以称之为“激声”。固体中的震动，一般是处于杂乱无张的状态的，比如热平衡态。声学激光，需要外加驱动引起振子的受激震动（对应于激光器中原子的受激辐射）。多年来，有关激声的理论方案有很多，比如离子阱，半导体系统，纳米机械系统，纳米磁系统，等等。实验上在半导体超晶格等系统中也看到了有关声学激光的某些标志。最近，在《自然 物理学》的网络版中，发表了一篇名为《声子激光器》的论文，来自德国和美国的作者们在Paul离子阱系统中用镁离子实现了一个可控的声学激光器。

我们都知道，在离子阱系统中，如果用红失谐光照射，会给系统降温，而用蓝失谐光照射会加热系统。但是详细的实验与理论发现，蓝光照射并不总是在加热振子的，也有可能引起振子的受激震荡。当驱动光超过一定的阈值后，振子的运动就从纯粹随机的布朗运动转化为相位相干的震动。不过与通常的激光器不同的地方在于，这个离子激声并没有输出，激声始终束缚在离子中，与外界没有耦合。论文把这称为一个零维的激声系统。这篇论文只描述了含有一个离子的实验。实际上，离子阱中可以含有多个离子，包含多个震动模式。通过驱动，我们可以让这些震动模式耦合起来，同时也可以激发出激声来，我们可以看到激声在这些震动模之间的传播。于是，通过这种可控的方式，我们可以看到激声系统从零维到高维的转化。

一年前，我写过一篇blog，叫《冷却镜子的梦想》，稍微介绍了一下这方面的理论与实验进展。这一年来，实验上已经有了很大的进展，相关的理论也更加深入了。一年前，在光机械振子系统中，从室温开始冷却后的平均热声子数是5000多。现在，通过把系统浸泡在液氦环境中，初始环境温度2K附近，人们已经实现了把振子的平均热声子数降低到30到60。距离人们的梦想，平均声子数1以下只剩下一个量级多一点了。

S Lloyd在最近的一期《Nature Physics》上写了一篇评述《A quantum of natural selection》。我读完后觉得这是一篇极好的文章。把其中的要点给大家介绍一下。

最近看到NIST的Winland组成功的在四离子阱系统中的声子模之间制备出了量子纠缠态。这是一个很有意思的工作，因为在声子系统中制备纠缠态以及其它非经典态一直是量子物理学家的梦想。当然，现在这个梦想只是实现了一部分。人们的最终梦想是在微机械振子系统中制备出纠缠态来。为了达到这个梦想，人们正在努力的冷却机械振子的振动模，希望能够把声子数降低到0。

我们也曾经想过这个问题，但发现理论上几乎无法做什么，主要困难来自实验。实际上，振子的质量因子直接限制了其作为量子存储器的功效。目前机械振子的质量因子最高值在10^5到10^6之间，声子的相干时间只是微秒量级以下，即使声子模的平均声子数只有0，也是如此。这个时间尺度比对振子状态进行探测所需的时间还短，因此根本无法完成实验。对离子阱系统来说，其振子的质量因子Q实验上超过10^10，声子相干时间达到毫秒乃至秒的量级，是一个比较好的量子存储器。因此，首先在离子阱系统中观察到声子间的纠缠态也就是一个顺理成章的事情。

Observation of Locally Negative Velocity of the Electromagnetic Field in Free Space

我们都知道电磁波在介质中的行为是非常复杂的.我们可以调控介质的参数,使得电磁波的速度减慢,甚至降为零.我们也可以在介质中观测到超光速现象. 而这篇发表在PRL的论文讨论另外一种更加一般情形下光的行为:在自由空间的近场光学区及其附近,光的波前是怎么运动的?

论文通过理论与实验表明,在近场以及近场区与远场的过渡区,都包含了朝光源运动的负速度项.随着距离的增大,在远场区,只剩下了向外运动的正速度光.负速度光的速度不是常数.论文解释说,在近场区,光并不是往外传播,而只是"演化".只有距离光源足够远的地方,光才看起来像是传播.最后,作者用这个现象解释了最近人们对超光速实验的争议.

今天偶然发现有一篇今年发表的论文已经被引用了2700多次了(通过web of science检索)。这个刊物平时1年只有六、七十篇论文，影响因子只有二多一点。可由于今年发表了这篇论文，它明年的影响因子可能超过20。简直让人难以置信!不会是检索系统出错误了吧!

Web of Science 的检索结果如下。另外，可以看看另外一个数据库的检索结果，里面更多，有3000多次。

[0811.3171] Quantum algorithm for solving linear systems of equations

这篇论文中提出了一个非常漂亮的量子算法，把求解稀疏矩阵方程的复杂度由O(n)降低到log(n)。我们现有的量子算法，比如Shor算法，Grover算法大都只能对经典算法作出多项式性的改进，可这个算法把最好的经典算法效率作出了指数性的提高。更加重要的是，这是第一个解决了我们科学和工程中最常见的问题的量子算法。像Shor算法那样破解密码毕竟用途有限。在实际的工程和科研中，我们遇到最多的问题就是解线性方程组，且我们遇到的大部分线性方程组都是稀疏的，维度也非常高。经典算法为了解决这个问题，作出了诸多努力，但是现在最好的算法也只能达到O(n)的复杂度。这个量子算法告诉我们，利用量子计算机解我们经典世界最常遇到的线性方程组，会非常非常快，我们可以解近乎无限维的稀疏线性方程组。我相信这会帮助我们解决以前无法解决的问题，长期天气预报，更加有效的网络检索处理。问题只在于，我们什么时候才能造出真正实用的量子计算机。

今天看到的一篇很cool的论文是讨论用肉眼能否看到纠缠。结论是多个人合作，用肉眼是可能”看到”纠缠的。这真是一个很有趣的题目，想人所不愿意想，把”不可能”变成可能。

Possible entanglement detection with the naked eye

Nicolas Brunner, Cyril Branciard, and Nicolas Gisin

Group of Applied Physics, University of Geneva, CH-1211 Geneva 4, Switzerland

The human eye can detect optical signals containing only a few photons. We investigate the possibility to demonstrate entanglement with such biological detectors. While one person could not detect entanglement by simply observing photons, we discuss the possibility for several observers to demonstrate entanglement in a Bell-type experiment, in which standard detectors are replaced by human eyes. Using a toy model for biological detectors that captures their main characteristic, namely, a detection threshold, we show that Bell inequalities can be violated, thus demonstrating entanglement. Remarkably, when the response function of the detector is close to a step function, quantum nonlocality can be demonstrated without any further assumptions. For smoother response functions, as for the human eye, postselection is required.