斯坦福大學物理教授項目

⑴ 美國物理專業排名前十的高校其物理PhD項目各有哪些特點

排名前十的我記得有，普林斯頓大學 ，麻省理工學院，斯坦福大學，哈佛大學，他們在這方面的特點我記得都差不多都是這個社會的頂級技術。

加州理工學院(Caltech)是世界頂尖的理工大學，學生人數不超過1000人，但有18.5億美元的經費，規模雖小但非常強大。該校在物理、行星科學和地球科學領域被公認為美國第一。此外，化學、航空航天、生物科學、電子工程、數學等專業的學術排名一直位居美國前十。學校有七個宇宙觀測裝置。該校的噴氣推進實驗室與美國宇航局一起建造了航天器和機器探測器。

⑵ 斯坦福大學工程師和物理學家研究光孤子頻率梳的量子特性

頻率微梳是專門的光源，可以作為光基時鍾、標尺和感測器，高精度地測量時間、距離和分子組成。 斯坦福大學的新研究為調查這些光源的量子特性提供了一個新工具。

與我們日常生活中周圍的光所產生的雜亂無章的頻率不同，被稱為「孤子」頻率梳的專門光源中的每個頻率都在統一振盪，產生具有一致時間的單獨脈沖。

這種頻率梳的每個「齒」是不同顏色的光，間隔如此精確，以至於這個系統被用來測量各種現象和特性。目前正在開發的這些頻率梳的微型版本（稱為微梳）有可能提高無數技術，包括GPS系統、電信、自主車輛、溫室氣體追蹤、航天器自主性和超精確計時。

斯坦福大學電氣工程師Jelena Vučković的實驗室最近才加入微梳研究領域。「許多小組已經展示了各種材料的片上頻率梳，包括最近我們的團隊在碳化硅中的頻率梳。然而，直到現在，頻率梳的量子光學特性一直是難以捉摸的，」斯坦福大學工程學院Jensen Huang全球領導力教授和電氣工程教授Vučković說。「我們想利用我們小組的量子光學背景來研究孤子微梳的量子特性。」

雖然其他實驗室已經製造了「孤子」微梳，但斯坦福大學的研究人員是第一批研究該系統的量子光學特性的人，他們在2021年12月16日發表在《自然-光子學》上的一篇論文中概述了這一過程。當成對創建時，「孤子」微梳被認為表現出糾纏--這是一種粒子之間的關系，即使在不可思議的距離內也能相互影響，這支撐著我們對量子物理的理解，也是所有擬議的量子技術的基礎。

Vučković的納米和量子光子學實驗室的研究科學家、該論文的共同作者Kiyoul Yang說：「這是首次證明這種小型化頻率梳可以在晶元上產生有趣的量子光--非經典光。這可以為利用頻率梳和光子集成電路進行大規模實驗的量子光的更廣泛 探索 開辟一條新途徑。」

為了證明他們的工具的實用性，研究人員還提供了「孤子」微梳內的量子糾纏的令人信服的證據，這已經被理論化和假設了，但還沒有被任何現有的研究證明。

納米級和量子光子學實驗室的研究生、該論文的共同作者Melissa Guidry說：「我真的希望看到孤子對量子計算變得有用，因為它是一個高度研究的系統。我們目前有很多技術可以在晶元上以低功率產生孤子，所以如果能夠利用這一點並顯示你有糾纏，那將是令人興奮的。」

前斯坦福大學物理學教授Theodor W. Hänsch因其開發第一個頻率梳的工作而在2005年獲得諾貝爾獎。要創造Hänsch研究的東西，需要復雜的、桌面大小的設備。相反，這些研究人員選擇專注於較新的"微型"版本，即系統的所有部分都集成到一個單一的設備中，並設計成適合在一個微晶元上。這種設計節省了成本、尺寸和能源。

為了創造他們的微梳，研究人員將激光穿過一個碳化硅的微環（這是利用斯坦福納米共享設施和斯坦福納米加工設施的資源精心設計和製造的）。繞著環走，激光建立起強度，如果一切順利，一個孤子就誕生了。

納米級和量子光子學實驗室的研究生、該論文的共同作者Daniil Lukin說：「令人著迷的是，你不需要有這種花哨、復雜的機器，而只需要一個激光泵和一個非常小的環，就可以產生同樣的專門的光。」他補充說，在晶元上生成的微梳使得齒間的間距很寬，這是朝著能夠觀察到梳子更精細的細節邁出的一步。

接下來的步驟涉及到能夠檢測到光的單一粒子的設備，並將微環與幾個孤子「打包」，形成一個孤子晶體。「有了孤子晶體，你可以看到在齒間實際上有更小的光脈沖，這就是我們測量推斷糾纏結構的東西，」Guidry解釋說。「如果你把探測器停在那裡，你可以很好地觀察有趣的量子行為，而不會被構成齒的相干光所淹沒。」

看到他們正在對這個系統的量子方面進行一些首次實驗研究，研究人員決定嘗試確認一個理論模型，稱為線性化模型，它通常被用作描述復雜量子系統的捷徑。當他們進行對比時，他們驚訝地發現，實驗與理論非常吻合。因此，雖然他們還沒有直接測量出他們的微梳子具有量子糾纏，但他們已經證明其性能與暗示糾纏的理論相匹配。

Lukin表示：「得到的信息是，這為理論家做更多的理論打開了大門，因為現在，有了這個系統，就有可能通過實驗來驗證這項工作。」

證明和使用量子糾纏

數據中心的微梳可以提高數據傳輸的速度；在衛星上，它們可以提供更精確的GPS或分析遙遠物體的化學成分。Vučković團隊對孤子在某些類型的量子計算中的潛力特別感興趣，因為據預測，孤子一經產生就會產生高度糾纏。

有了他們的平台，以及從量子角度研究它的能力，納米和量子光子學實驗室的研究人員對他們下一步可以做什麼保持著開放的態度。在他們的想法中，最重要的是對他們的系統進行測量，以明確證明量子糾纏的可能性。

⑶ 華裔諾貝爾獎得主

瑞典皇家科學院1997年10月15日宣布，本年度的諾貝爾物理學獎授予美國斯坦福大學物理教授朱棣文、美國標准與技術研究所的菲利普斯和法國學者科昂．塔諾季，以表彰他們發明了用激光冷卻進行低溫下俘獲原子的方法。這是繼楊振寧、李政道、丁肇中和李遠哲之後又一位獲得諾貝爾獎的美籍華裔科學家，也是華人4次獲得諾貝爾物理獎。

尖端技術造福人類

10月15日凌晨，睡夢中的朱棣文被一陣急促的電話鈴聲驚醒，他的研究生率先向他報告了獲獎的消息,起初朱棣文還以為是學生在跟他開玩笑,隨後，一個疊一個探詢和祝賀的電話不斷打進來，朱棣文這才確信："我是真的得獎了"。

在興奮之餘朱棣文坦言：事先已有一些預感，覺得自己的研究"非常地瘋狂"，所以得獎是"應該有一點機會的"。事實上，朱棣文從事該項研究已有14年，且取得一定的成就－－1993年該項研究即獲費薩爾國王國際科學獎。

據介紹,朱棣文從事的是目前世界上最尖端的激光致冷捕捉技術研究，有著非常廣泛的實際用途，這項研究為幫助人類了解放射線與物質之間的相互作用，特別是深入理解氣體在低溫下的量子物理特性開辟了道路。在原子與分子物理學中，研究氣體的原子與分子相當困難，因為它們即使在室溫下，也會以上百公里的速度朝四面八方移動,唯一可行的方法是冷卻,然而，一般冷卻方法會讓氣體凝結為液體進而結凍。朱棣文等3位學者則利用激光達到冷卻氣體的效果，即用激光束(molassos)達到萬分之一絕對溫度，等於非常接近絕對零度（攝氏零下273度）。原子一旦陷入其中，速度將變得非常緩慢，而變得容易俘獲。該技術可以用來做精確測量，特別是做"重力測量"；人們還可以利用此技術做成重力分析圖，由此解開地球上的許多謎團：例如觀察油田的內層、勘探海底或地層內的礦物質，在生物科技上可以解讀去氧核糖核酸(DNA)的密碼；科學家還可以藉此研究"原子激光"，製造精密的電子元件；也可以測量萬有引力，進一步發展太空宇航系統，進行准確的地面衛星定位。科學家們普遍認為，這的確是一個了不起的研究成果。

科技世家一門豪傑

朱棣文1948年2月28日出生在美國密蘇里州聖路易斯市一個學者之家。

朱棣文的祖父朱祝年是江蘇太倉城廂鎮的一位讀書人，十分重視培養後代。大姑媽朱汝昭早年曾留學日本；二姑媽朱汝華早年留學美國任蘭加哥大學化學工程教授，是中國第一代化學家；三姑媽朱汝蓉，1943留學美國攻讀化學，也為一名化學教授。

朱棣文的父親朱汝瑾1940年畢業於清華大學化工系，1943年留美就讀於麻省理工學院，1946年獲該院化工博士，先後任美國聖路易、紐約及新澤西的3所大學教授，歷任美國和歐洲60多家石油、化學、導彈、核子工程及太空公司的顧問，亦是台灣中央研究院院士；其母李靜貞出生於天津一名門之家，1945年清華大學經濟系畢業後去美國麻省理工學院攻讀工商管理。朱棣文的外祖父李書田是20年代清華大學畢業生,1923年公費留美,回國後投身教育事業，曾任國民政府教育部長。據了解，朱棣文父兄輩中至少有12位擁有博士學位或大學教授職位。因此，朱棣文說，出身學術世家對他今天取得的成就有相當的影響，關鍵的是，沒有他們，就根本不會有我。

中西文化共育英才

朱棣文有一兄一弟。哥哥朱築文是斯坦福大學醫學院教授，專長DNA研究；弟弟朱欽文是南加州比華麗山莊一家知名律師事務所的執業律師，都擁有博士學位。

成長在一個傳統的中國家庭里，朱棣文三兄弟從小就受到了東方文化的熏陶和培養。從父母身上他學會了刻苦、勤勞和謙遜，美國的開放式教育也造就了他的幽默、風趣和自信。

朱棣文非常感謝父母在學習上給了他們很大的自由度。升到中學後父母就很少再過問3個孩子的功課，而且，一直鼓勵他們要以自己的興趣為主來選擇科系專業，一旦選定目標就要持之以恆不懈努力。朱棣文高中畢業時，父親本不贊成他選擇物理學，認為善於繪畫的兒子應該去學建築，因為物理學界高手太多，不易出成就，而且做實驗是枯燥無味的，然而朱棣文卻對物理學情有獨鍾，學問做得津津有味。1970年他獲得了紐約州羅徹斯特大學數學和物理雙學士；1976年28歲時，獲得柏克萊大學物理學博士學位，並在該校從事兩年的博士後研究；1978年到美國貝爾實驗室(目前屬朗訊公司)任電磁現象研究人員,因成績顯著並做得一手"漂亮實驗"於1983年升任該實驗室電子學研究部主任；1987年轉任斯坦福大學物理學教授，1990年任該校物理系主任。從1983年起朱棣文開始從事原子冷卻技術的研究，1985年發表第一篇學術論文。他榮獲諾貝爾獎的科研項目的主要工作是1987年到1992年期間在斯坦福大學完成的。參加這項研究有很多科學家，和他一起獲諾貝爾物理獎的人，朱棣文說，雖然他們是單獨工作的，但"各自從不同方面做成了這件事。雖然我們的具體目標不一樣，但這是一個異曲同工的貢獻，我們的工作將造福人類。"

面對榮譽泰然處之

朱棣文教授目前帶著8個博士生、2個博士後和2個大學生；每年給碩士研究生開2門課。在學生心目中，朱教授聰明非凡，談吐風趣，是一個值得學習的楷模，他們認為朱教授口才非常好，能將一場學術性很強的演講講得十分生動，在學生討論時聽上兩三句就能一針見血地指出問題的症結所在。朱棣文教授對學生要求極嚴，他會經常出其不意地跑到實驗室看他的研究生們的實驗進度如何，如果因不努力而進度落後了他會毫不留情地批評。

朱棣文的工作十分繁忙，除帶研究生及上課外，還要從事原子物理學研究。因此他很愛惜時間，即使在外出旅行等飛機時也會拿出一張紙來做計算。然而，在日常生活中，他卻是一個興趣廣泛的人，愛好打網球、游泳、騎自行車，還喜歡烹飪。他的父親稱贊他很能幹、人緣好。總有一大堆朋友，而且很孝順，老人家最愛品嘗他做的烤鴨和他調制的香檳酒。

在1993年5月就當選為美國科學院院士的朱棣文平時很少提及自己的研究成就，甚至在父母面前也從不提起。他的母親說：以前他每次得獎從不告訴我們，都是我的朋友看到報道後，剪下來寄給我的。像1996年獲左根漢研究獎；1993年獲第一個國際大獎；1987年獲美國物理學會藝術獎等,他都沒有表示出特別的興奮。這次獲獎他仍然表示："我還是我，跟昨天沒有什麼兩樣。"在獲知得獎的當天，他仍平靜如常地去上課。他說，"當我想到還有更多的優秀科學家,特別是比我強的科學家還沒有獲獎時,我自然就不應該把這項獎看得有多麼重。""我只是運氣比較好。"在談到所獲諾貝爾獎金時，他以幽默的口吻說，目前還沒有考慮到如何處理這筆獎金，但在扣除了給"山姆大叔"的稅後，可能就所剩不多了。但"至少可以付一部分未還清的貸款"。籍華裔科學家，也是華人4次獲得諾貝爾物理獎.