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量子领域新兴人才:美国物理学会量子计算奖花

作者:长春麻将 发布时间:2020-11-17 07:34 浏览次数:

  原标题:量子领域新兴人才:美国物理学会量子计算奖花落中国科学技术大学陆朝阳教授

  量子技术的巨大潜力已经得到普遍共识和广泛关注。近年来,随着各个国家的大力支持和产业界的雄厚资金投入,量子信息科学发展迅猛,被称为“第二次量子革命”。由于该领域的重要性,美国物理学会在 2015 年专门新设立了“兰道尔—本内特量子计算奖”,用于表彰在量子信息科学领域—特别是在利用量子效应实现经典方法无法完成的任务方面—做出杰出贡献的科学家。

  该奖项以量子信息理论的两位先驱科学家命名:首次提出擦除一个比特所需最小能量的兰道尔(Rolf Landauer),他为理解热力学和信息之间的关系作出了巨大贡献;首次提出可逆计算思想、和合作者一起提出量子密钥分发和量子隐形传态方案的本内特(Charles H。 Bennett),他为量子信息理论做了奠基性的工作,并因此获得了沃尔夫奖、狄拉克奖和香农奖。

  国际评审委员会每年在全世界范围内评选出一名博士毕业 12 年之内的青年科学家。前四届获奖人分别来自美国麻省理工学院、加州理工学院、瑞士苏黎世联邦理工学院和澳大利亚南威尔士大学。

  美国物理学会成立于 1899 年,是世界最大的非营利性物理学组织,约有来自世界各国的五万多会员,发表包括《现代物理评论》、《物理评论快报》、《物理评论》在内的十多种科学期刊,每年举办二十多项科学会议。

  1998 年春节前,陆朝阳所在的东阳中学邀请潘建伟博士在电影院做了一次公共科学讲座。当时潘建伟所在的奥地利因斯布鲁克大学 Anton Zeilinger 课题组刚刚完成了国际上首次量子隐形传态实验。

  陆朝阳回忆起表示:“讲座非常生动有趣,在我们高中生听起来甚至有些疯狂”。

  就这样 2000 年,陆朝阳考入心心念念的中科大物理系,顺利进入了潘建伟团队实验室并如愿以偿地成为其中一员,从此开始了他的量子科学研究生涯。

  2007 年,24 岁的他作为第一作者在国际上首次实验实现了六光子纠缠“薛定谔猫态”和“簇态”,刷新了光量子纠缠的两项世界记录。

  经导师潘建伟的建议,陆朝阳决定去英国剑桥完成博士学业,在三年之内完成了博士论文和答辩,同时成为了入选比例不到 1%的剑桥大学丘吉尔学院 Fellow。博士期间,他以第一作者在国际上首次观测到单电子自旋的实时量子跃迁和非破坏性测量,为固态量子计算解决了一个基础性难题。

  陆朝阳毕业后回国,加入潘建伟带领的中科大量子信息“梦之队”,在量子计算、量子通信、多光子纠缠、光子操控等方向上获得突破。

  期间,这位东阳籍科学家也屡屡获奖,如中科院青年科学家奖、黄昆物理奖、腾讯基金会发起的“科学探索奖”。2016 年,陆朝阳参与的“多光子纠缠及干涉度量”项目获国家自然科学一等奖。

  在国际上,2017 年,欧洲物理学会宣布将菲涅尔奖(Fresnel prize)授予陆朝阳,为奖励量子电子学和量子光学领域 35 岁以下青年科学家的国际最高荣誉,每两年颁发一次。

  2019 年,该团队与国内外科学家合作,在国际上首次实现了 20 光子输入 6060 模式干涉线路的玻色取样量子计算,输出了复杂度相当于 48 个量子比特的希尔伯特态空间,其维数高达三百七十万亿。

  这个研究同时在光子数、模式数、计算复杂度和态空间这四个关键指标上都大幅超越之前的国际记录,其中,态空间维数比国际同行之前的光量子计算实验高百亿倍。

  从首次设计双色激光驱动量子系统,到制备国际上综合性能最优的量子点单光子源,再到实现高维度量子隐形传态,经过 10 年的研究,团队成功研制世界上首台光量子计算原型机。

  陆朝阳以量子纠缠研究闻名。量子纠缠指不同粒子无论相隔多远,量子态都可以相互关联的现象。维也纳量子科学与技术中心的量子物理学家安东·蔡林格将他称作“光子纠缠鬼才”。

  作为量子梦之队的一员,陆朝阳表示:“做科研工作可以聆听自己的梦想,跟随自己的兴趣。这种工作的本质就是每天的太阳都是新的,一直在创新,挑战新高度。”以陆朝阳为代表的中科大青年科技人员,将在科技竞争中为中国夺取制高点贡献科大力量!

  陆朝阳对未来的科研道路充满了信心,他表示“量子叠加和纠缠的新原理为传统通信、计算和精密测量的技术革新升级提供了一条全新的途径。”

  陆朝阳把量子计算机与经典计算机之间的比较比喻成激光与灯泡。量子计算机的发展或将遵循与激光相似的发展轨迹,最初作为实验室内的实用工具,之后才在许多不同领域中获得应用。

  他从激光发展历史的启发来猜测,现在已经发现的许多应用,例如量子密钥分发和一些量子算法,都可能只是未来第二次量子革命的冰山一角。


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