（节选）

中国科学院物理研究所和理论物理所于渌院士在《2009科学发展报告》上发表了题为“量子世界的调控：挑战和机遇”的文章，从单量子调控、量子信息科学、冷原子研究、激光技术、精密测量和演生调控等方面介绍了调控量子世界的挑战和机遇。

文章首先指出随着STM（扫描隧道显微术）的发明，80年前提出的量子力学进入了一个崭新的发展时期，从‘观测’、‘解释’阶段进入‘调控时代’。为了能持续地满足人类的能源和信息需求，关键的一步是学会控制‘量子世界’。‘量子调控’是当代科学的前沿和战略方向，这已成为各国科学家和政府决策部门的共识。

文章进一步分析了量子调控研究从小量子系统到单量子调控的转变，Binnig 和Rohrer 发明的STM以及后来发展的各类扫描隧道探针是调控量子世界的重要手段。这种显微技术可以探测单个电子的自旋，其应用前景广阔，既可以用于原子尺度上对大分子（如蛋白质）进行三维成像，也可以用在基于自旋的量子计算机上，作为量子比特的读出器。

文章接着介绍了量子信息科学，量子理论与信息技术在21世纪的有机结合会产生一个全新的学科—量子信息科学。量子信息的‘相干性’、‘纠缠性’、‘非定域性’和‘不可克隆性’（‘测量’会破坏‘相干性’）等特点使它相对于经典信息技术具备无比的优越性，无懈可击的保密性就是最突出的代表。寻找量子信息的适当载体是当前国际研究的热点。

接着作者指出热力学第三定律认定“绝对零度”(相当于摄氏负273.16度)是不可能达到的，但这不影响我们无限地接近它。冷原子的研究可能对阐明高温超导机制，探索凝聚态理论的新范式发挥重要的作用。

然后，文章介绍了激光技术的新前沿，未来的激光技术要向新的极限进军，即超高频率、超高功率、超大能量密度、超短脉冲。首先是提高激光的频率，各国正在加紧研制的‘自由电子激光器’就是要建立比现有同步辐射光源强数十亿倍的X-波段的相干光源。激光技术的另一个前沿是超短脉冲技术，利用超短脉冲技术可以直接观察分子和原子内部的电子过程，可以测量单个分子的动态瞬时结构，甚至控制化学反应的路径。

文章接下来介绍了精密测量，自然界基本规律的确立或推翻，最终靠的是精密测量。量子论建立的实验基础是原子光谱的精确测定，而相对论对‘以太论’的‘最后一击’来自迈克逊用光干涉仪对光传播速度的多普勒效应测量。原子能级和频率的精密测量是一个巨大的挑战。

文章最后介绍了演生(emergent)现象的调控，运用‘演生现象’最近的一个例子是所谓的‘拓扑量子计算’。

作者最后呼吁量子调控在战略上必须有一个比较全面的布局，在有可能实现突破的方向，包括冷原子、冷离子、冷分子、各类固态量子器件、光存储和光通讯、新奇量子现象和新兴材料的探索等进行布局。（摘自中国科学院“科学发展报告”课题组撰写的《2009科学发展报告》）