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QTEC首席科学家Nicolas Gisin:量子物理进展令人震撼

日期:2017-08-15 10:37

  中青在线讯(中国青年报·中青在线记者 李剑平)如果你生活在牛顿学说盛行的年代,想了解当时发生的一切?如今量子物理的进展将给予你同样的震撼。这是瑞士日内瓦大学物理学家尼古拉·吉桑在其《跨越时空的骰子》(中文版)封面上写的一段话。
  中国科学院院士、量子科学实验卫星首席科学家潘建伟在《跨越时空的骰子》(中文版)序言上说:“尼古拉·吉桑是我的好朋友。”他自20世纪90年代初,带领团队长期从事量子物理基础、量子通信理论与实验、实用化量子密码等方向的研究,是该领域具有重要影响力的科学家。曾获瑞士国家最高奖马塞尔·伯努瓦奖,国际量子信息领域最高奖等。

 


 

   《跨越时空的骰子》原始版本为法语,后被翻译成英语、德语在内的多种不同语言,在量子物理与量子信息领域学生、青年学者以及研究人员中引起广泛兴趣。近日,尼古拉·吉桑来浙江省杭州市出席有关活动时,接受了中国青年报·中青在线记者的专访说,现在,物理学家探索的量子物理世界充满原子、光子以及其他很神秘的物质。身处这场浪潮中不被其吸引是很遗憾的,就如我们与达尔文或者牛顿一个年代却与他们的科学革命擦肩而过一样。
 

瑞士日内瓦大学物理学家尼古拉·吉桑,著作的《跨越时空的骰子》(中文版)
 

   第一次量子物理革命于20世纪初开始,标志是波粒二象性的发现。人们因此能极其准确地描述构成物质的原子,形成金属、半导体内电流的电子云以及构成光束的数以亿计的光子的统计特征。

   到了20世纪60年代,物理学家们开始追问在第一次量子物理革命中被搁置的两个问题,即如何做出精确统计预言的量子物理运用到单个微观粒子?量子物理纠缠对的惊人特性是否真的与自然规律一致?这些答案先由实验物理学家给出,理论物理学家对其加以完善过程中,引发了第二次量子物理革命至今。

   在20世纪80年代,尼古拉·吉桑成为国际上首批对光纤中光子对的纠缠现象进行检验的实验物理学家,很好地使用日内瓦周边的商业电信光纤网络展示相距几十公里依然存在的量子纠缠性。他证实了遥远物体间能发生纠缠,并让最子隐形传态协议投入应用,成为首批将量子纠缠性应用于量子密码和真随机数生成的科学家之一。

   尼古拉·吉桑说,直到第一次应用前,大多数物理学家都忽视了纠缠和非局域性的重要性,甚至视其为纯粹的哲学问题。在1991年之前,对这些领域展现出研究兴趣是需要勇气的,甚至需要些冲动和鲁莽。

   “量子物理的研究发展就像一棵大树一样有很多分枝和方向,目前投入应用的主要集中在量子通信密码、量子计算和量子探测等领域。其中,在量子通信领域,中国科学技术大学、清华大华、瑞士日内瓦大学、维也纳大学等研究团队走在了世界的前列。”尼古拉·吉桑说。据尼古拉·吉桑介绍,在量子计算机研发方向美国最先进,美国IBM、亚马逊、谷歌,以及中国阿里巴巴都在做;量子探测欧洲做得最好,主要以荷兰德尔夫大学的研究团队为主。

   在国际上,越来越多的国家政府与企业关注量子物理的应用技术。21世纪将是量子应用大发展的世纪。尼古拉·吉桑说,在量子理物理论研究方向每个国家的科学家都经常寻求合作,美国人、中国人、日本人与欧洲人紧密在一块。但是,在量子物理研究成果产业化过程中,不同国家以及公司之间还是存在良性竞争,怎么把产品做到极致满足实际需求。这对于人类社会与发展来说,是一件大好事。