迄今為止，在自然科學(xué)界，諾貝爾獎(jiǎng)依舊是全球最負(fù)盛名的獎(jiǎng)項(xiàng)，10月7日北京時(shí)間17點(diǎn)45分，今年的諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)得主即將公布。哪些人有可能獲獎(jiǎng)呢？

我們通過(guò)統(tǒng)計(jì)近年來(lái)相關(guān)領(lǐng)域“風(fēng)向標(biāo)”獎(jiǎng)項(xiàng)（沃爾夫獎(jiǎng)、基礎(chǔ)物理突破獎(jiǎng)、狄拉克獎(jiǎng)?wù)碌龋┇@得者、科技媒體或業(yè)內(nèi)人士的預(yù)測(cè)、詢問(wèn)AI大模型獲得的結(jié)果等，得到了以下被多次提名的人選及研究成果：

原子物理方向：

1、 香取秀俊（Hidetoshi Katori）/葉軍（Jun Ye）：光晶格原子鐘

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香取秀俊是日本東京大學(xué)的科學(xué)家，他于2003年成功研制首個(gè)光晶格鐘，它的計(jì)時(shí)精確程度大大超越了現(xiàn)有的銫原子鐘。葉軍是科羅拉多大學(xué)—博爾德分校的一名美籍華裔物理學(xué)家，他致力于研究超冷原子、超冷分子和基于激光的精密測(cè)量，將光晶格原子鐘的時(shí)間測(cè)量精度推向極限。這些時(shí)鐘可以為基礎(chǔ)物理學(xué)理論的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證提供可能，還可能改寫國(guó)際單位制中“秒”的定義。

凝聚態(tài)物理方向：

2、 Yakir Aharonov/Michael V.Berry：量子力學(xué)中的幾何相位

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兩位科學(xué)家的研究都強(qiáng)調(diào)了量子物理學(xué)中“相位”的重要性。Aharonov最著名的貢獻(xiàn)是Aharonov-Bohm效應(yīng)，揭示了電磁勢(shì)具有獨(dú)立的物理意義：即便在粒子路徑上電磁場(chǎng)為0，量子粒子依然可以通過(guò)電磁勢(shì)感受到電磁場(chǎng)的存在，并產(chǎn)生相位因子的變化。Berry則發(fā)現(xiàn)了量子系統(tǒng)的Berry相位（幾何相位），證明了系統(tǒng)在絕熱循環(huán)演化中會(huì)獲得一個(gè)由路徑?jīng)Q定的額外相位，對(duì)拓?fù)湮锢碛绊懮钸h(yuǎn)。

3、 Charles Kane/Eugene Mele：拓?fù)浣^緣體的理論預(yù)言

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Charles Kane和Eugene Mele在2005-2007年間，預(yù)言并定義了一類全新的物質(zhì)狀態(tài)——拓?fù)浣^緣體。拓?fù)浣^緣體是一種未來(lái)電子學(xué)中的“完美材料”，可以造出低功耗的電子器件與容錯(cuò)率極高的量子計(jì)算機(jī)。他們的理論預(yù)言已經(jīng)被實(shí)驗(yàn)（如HgTe/CdTe量子阱和Bi2Se3晶體）證實(shí)，隨后開辟了拓?fù)湮飸B(tài)研究的“黃金時(shí)代”，標(biāo)志著凝聚態(tài)物理學(xué)的一個(gè)里程碑式的突破。

4、 Pablo Jarillo-Herrero/Allan MacDonald/ Rafi Bistritzer：魔角石墨烯

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MacDonal與 Bistritzer是理論物理學(xué)家，在2011年他們通過(guò)理論預(yù)言，將兩層石墨烯疊在一起，并略微旋轉(zhuǎn)一個(gè)角度，就可能產(chǎn)生奇特的平坦能帶，為后續(xù)超導(dǎo)的發(fā)現(xiàn)提供了關(guān)鍵理論基礎(chǔ)。Jarillo-Herrero是實(shí)驗(yàn)物理學(xué)家，他的團(tuán)隊(duì)在2018年首次通過(guò)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)了魔角石墨烯中的超導(dǎo)現(xiàn)象。他們的研究成果共同開創(chuàng)了“扭角電子學(xué)”這一全新的研究領(lǐng)域，極大地拓寬了我們對(duì)材料性質(zhì)調(diào)控和量子現(xiàn)象的理解。

量子計(jì)算/量子信息方向：

5、 Alexei Kitaev：拓?fù)淞孔佑?jì)算理論

來(lái)源：MacArthur Foundation

Alexei Kitaev是拓?fù)淞孔佑?jì)算的奠基人。他引入了著名的Kitaev鏈模型，是實(shí)現(xiàn)拓?fù)淞孔佑?jì)算的基礎(chǔ)。Kitaev的工作為量子計(jì)算提供了革命性的內(nèi)在容錯(cuò)方案，解決了傳統(tǒng)量子比特易受干擾的問(wèn)題，極大地降低了錯(cuò)誤糾正難度。他的理論框架為凝聚態(tài)物理和量子信息科學(xué)的交叉領(lǐng)域開辟了新的方向，激發(fā)了對(duì)新奇物質(zhì)相和量子計(jì)算硬件的深入研究。

6、 Peter Shor：量子算法

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Peter Shor 憑借其提出的 Shor 算法，在量子算法領(lǐng)域做出了里程碑式的貢獻(xiàn)。該算法能以遠(yuǎn)超經(jīng)典計(jì)算機(jī)的速度分解大整數(shù)，對(duì)當(dāng)前依賴大數(shù)分解難題的RSA等公鑰加密系統(tǒng)構(gòu)成嚴(yán)重威脅，預(yù)示著未來(lái)信息安全的范式轉(zhuǎn)變。Shor 算法極大地推動(dòng)了全球量子計(jì)算的理論與實(shí)驗(yàn)研究，驗(yàn)證并深化了對(duì)量子疊加、糾纏等量子力學(xué)基本原理的理解。

當(dāng)然，物理學(xué)中還有其它許多的方向，但由于諾貝爾獎(jiǎng)的評(píng)選常常需要考慮一個(gè)學(xué)科內(nèi)各個(gè)領(lǐng)域的平衡，因此，對(duì)于近年來(lái)獲獎(jiǎng)較少，且已經(jīng)積累了一定突破性成就的領(lǐng)域，往往會(huì)得到更高的預(yù)測(cè)熱度。

其中呼聲最高的在凝聚態(tài)物理領(lǐng)域：作為物理學(xué)界研究者最眾多的領(lǐng)域之一，在2016年之后，就再也沒(méi)有獲得過(guò)諾貝爾獎(jiǎng)。

值得一提的是，中國(guó)科學(xué)院院士薛其坤團(tuán)隊(duì)“量子反?；魻栃?yīng)的實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)”，正是凝聚態(tài)物理領(lǐng)域的一項(xiàng)重大突破。被諾貝爾獎(jiǎng)得主楊振寧教授高度評(píng)價(jià)為“中國(guó)實(shí)驗(yàn)室里發(fā)表的第一次諾貝爾獎(jiǎng)級(jí)的物理學(xué)論文”。

在天體物理和宇宙學(xué)這樣的領(lǐng)域，由于近年來(lái)該領(lǐng)域的獎(jiǎng)項(xiàng)較多（2019與2020年），因此獲得的呼聲相對(duì)較少。

另外，諾貝爾獎(jiǎng)的頒發(fā)通常比較謹(jǐn)慎，看重科研成果的可驗(yàn)證性。因此，一些理論成果雖然具有突破性，但仍需要較長(zhǎng)時(shí)間的實(shí)驗(yàn)證明，它們的提出者可能獲得了其它獎(jiǎng)項(xiàng)，卻沒(méi)有成為諾貝爾獎(jiǎng)?lì)A(yù)測(cè)的熱門。

通過(guò)這樣的方法，你也可以試試預(yù)測(cè)今年的諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)得主了。你覺得誰(shuí)最有可能獲獎(jiǎng)呢？不過(guò)，最終的結(jié)果有可能像去年那樣，出乎我們所有人的意料。還是敬請(qǐng)期待吧?。◤堃环玻?/p>

審核：魏紅祥 中國(guó)科學(xué)院物理研究所 研究員

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