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瑞典皇家科学院4日宣布,将2022年诺贝尔物理学奖授予法国科学家阿兰·阿斯佩、美国科学家约翰·克劳泽和奥地利科学家安东·蔡林格,以表彰他们在“纠缠光子实验、验证违反贝尔不等式和开创量子信息科学”方面所做出的贡献。
瑞典皇家科学院在当天发表的新闻公报中说,三位获奖者在量子纠缠实验方面都有重要贡献。他们的实验结果“为基于量子信息的新技术扫清了道路”,目前在量子计算、量子网络和量子保密通信方面已有大量相关研究。
公报说,在量子力学的发展历程上有一个著名的贝尔不等式,如果它始终成立,那么量子力学可能被其他理论替代。为此,许多量子科学家一直在寻找违反贝尔不等式的验证,克劳泽提出了一个利用处于纠缠态的光子的实验,其结果可以违反贝尔不等式,阿斯佩进一步填补了克劳泽实验中的重要漏洞。蔡林格进行了更多实验,并且其团队还利用量子纠缠展示了量子隐形传态,即有关量子态的传输。
诺贝尔物理学奖评委托尔斯·汉斯·汉森在现场解读获奖成果时展示了一张含有中国量子卫星的图片,其上显示了中国和欧洲之间的洲际量子通信实验。
阿斯佩1947年出生于法国,目前为法国巴黎-萨克雷大学和巴黎综合理工大学教授;克劳泽1942年出生于美国,目前就职于他自己在加利福尼亚州创始的一家公司;蔡林格1945年出生于奥地利,目前为奥地利维也纳大学教授。3名科学家将平分1000万瑞典克朗(约合90万美元)奖金。
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2022年诺贝尔物理学奖背后
中国科学家亦有贡献
N科技日报
对普通人来说,关于量子的学说都显得高深莫测。事实上,20世纪初建立的量子力学是人类历史上最伟大的科学革命之一。
量子科技可以在保障信息安全、提高运算速度、提升测量精度等方面突破经典技术的瓶颈,成为信息、能源、材料和生命等领域重大技术创新的源泉,为保障国家安全和支撑国民经济高质量发展提供核心战略力量。
今年获奖的三位科学家,是最早开展量子物理实验研究的人。
诺奖得主的团队中,中国科学家是重要参与者
让人高兴的是,在这些研究工作中,中国科学家也作出了重要贡献。作为安东·蔡林格的学生,颁奖委员会提到的安东·蔡林格的研究工作,中国科技大学常务副校长、中科院院士潘建伟是最主要的参与者之一。
“颁奖委员会提到了我导师安东·蔡林格的四篇量子通信实验文章。我是其中两篇文章的第一作者,两篇文章的第二作者。”潘建伟说。
同时,“颁奖委员会还提了另外三篇文章,而这三篇文章都是中国科学家独立开展的研究工作。所以,从这一点讲,我不仅是加入了蔡林格的研究团队,也参与了开创量子信息物理学这个领域,我感到很幸运。”潘建伟说。
此外,南京大学教授马小松也是安东·蔡林格的学生。2005年至2012年,马小松在安东·蔡林格教授的指导下,开展量子物理学领域相关研究。
我国量子计算机“九章”,实现里程碑式突破
近年来,我国也高度重视量子信息科技的发展,在量子信息科技领域突破了一系列重要科学问题和关键核心技术,产出了一批具有重要国际影响力的成果。
“总体而言,我国在量子通信的研究和应用方面处于国际领先地位,在量子计算方面与发达国家处于同一水平线,在量子精密测量方面发展迅速。”潘建伟说。
他表示,量子通信的发展目标是构建全球范围的广域量子通信网络体系。通过光纤实现城域量子通信网络、通过中继器实现邻近两个城市之间的连接、通过卫星平台的中转实现遥远区域之间的连接,是广域量子通信网络的发展路线。
我国的城域量子通信技术已初步满足实用化要求,我国建成了国际上首条远距离光纤量子保密通信骨干网“京沪干线”,在金融、政务、电力等领域开展远距离量子保密通信的技术验证与应用示范。在卫星量子通信方面,我国研制并发射了世界首颗量子科学实验卫星“墨子号”,在国际上率先实现了星地量子通信,首次实现了洲际量子通信,充分验证了基于卫星平台实现全球化量子通信的可行性。
量子计算研究的核心任务是多量子比特的相干操纵。当前,量子计算研究已经实现“量子优越性”,即量子计算机对特定问题的计算能力超越传统超级计算机,达到这一目标需要约50个量子比特的相干操纵。
2020年,潘建伟和陆朝阳等学者研制成功76个光子的量子计算原型机“九章”,推动了全球量子计算的前沿研究达到一个新高度,继谷歌“悬铃木”量子计算机之后,我国首次成功实现“量子计算优越性”的里程碑式突破。


