...鬼才」陸朝陽獲美國物理學會量子計算獎,愛上物理源自潘建偉...

2020-12-01 36kr

編者按：本文來自微信公眾號「新智元」（ID:AI_era），編輯：夢佳、小勻，36氪經授權發布。

當地時間10月7日，美國物理學會（APS）宣布將2021年度羅夫·蘭道爾和查爾斯·本內特量子計算獎頒給中國科學家陸朝陽。這位80後「量子鬼才」曾入選Nature中國科學之星，參與研製世界首臺光量子計算機。

當地時間10月7日，美國物理學會（APS）宣布將2021年度羅夫·蘭道爾和查爾斯·本內特量子計算獎（2021 Rolf Landauer and Charles H. Bennett Award in Quantum Computing）頒給中國科學家陸朝陽，獎勵其「對光量子信息科學，尤其是固態量子光源、量子隱形傳態和光量子計算的突出貢獻」。

這位中國科學技術大學教授還是個80後。

80後「量子鬼才」，師從潘建偉，曾入選Nature中國科學之星

成長自浙江省的一個小村莊的陸朝陽，父親是位普通的農民。

他很早就愛上了物理學，「你能通過幾行簡單的公式理解世間萬物是如何運作的。」

高中時，潘建偉的一場科普報告為他打開了量子世界的大門。1998年春節前夕，陸朝陽所在的東陽中學邀請潘建偉在當時東陽最大的電影院發表了量子物理相關的匯報演講。當時團隊匯報了第一次量子隱形傳態實驗。

「非常引人入勝，也有些瘋狂」。陸朝陽回憶這段年少時的經歷時表示。

2000年，陸朝陽從浙江東陽走出考入中科大。本科畢業後，恰好當時潘建偉從歐洲歸來組建實驗室，他如願跟隨恩師潘建偉從事光量子信息方面的研究工作。

在潘院士的鼓勵下，陸朝陽決定去英國劍橋完成博士學業。

2009年的一天，潘建偉在北京參觀完「復興之路」主題展後，給大洋彼岸的學生們發去了簡訊：「希望你們努力學習，早日歸來，為民族復興作貢獻！」

海外的日子，陸朝陽依然是科研先鋒，2011年入選劍橋大學邱吉爾學院Fellow。但在恩師的建議下，他選擇畢業後回國，組建固態量子光學實驗室，致力於發展和國家信息安全密切相關的量子信息技術，後來28歲的他成為中國科大最年輕的教授。

正是因為有中國政府對量子信息技術的大力投入，像陸朝陽一樣的年輕物理學家可以把精力集中在研究工作上。

2016年被《自然》評為「中國科學之星」，被譽為推進中國掌握量子信息技術的一顆新星。當時Nature對他的評價是，一個尋找新的計算方法的量子鬼才。

陸朝陽的目標是將量子糾纏擴展到可以用於計算的程度。「首次見證量子計算機的表現超過傳統計算機會是非常激動人心的體驗。」陸朝陽曾表示。

作為中國量子信息技術領域一顆冉冉升起的新星，陸朝陽榮獲的獎項不勝枚舉。2016年，他入選美國光學學會會士，2017年獲得中國青年五四獎章、歐洲物理學會菲涅爾獎。（以19世紀最偉大的光學家菲涅爾命名，每兩年頒發一次，主要授予在量子電子學和量子光學領域做出傑出貢獻的青年科學家。）

2018年，《麻省理工科技評論》推出「全球35位35歲以下科技創新青年」名單，陸朝陽也在榜單之列。

2019年又獲得中國物理學會黃昆半導體物理獎、科學探索獎、仁科芳雄亞洲獎、國際應用和純物理協會（IUPAP-ICO）光學青年科學家獎。

當然這當中最有分量的還要屬，2020年，陸朝陽被美國光學學會授予阿道夫隆獎章（Adolph Lomb Medal），這是該獎項設立80年來首次中國科學家的本土研究工作獲獎。

實現高維度量子隱形傳態，天文尺度的量子幹涉……這些刊登在美國物理學會的Physics雜誌、英國物理學會Physics World網站、《物理評論快報》、《科學美國人》在內的國際權威學術和科普媒體上的重大成果都能看到陸朝陽的名字，這些研究也標誌著我國在光量子信息技術上繼續保持世界引領地位。

中國科大首次實現天文尺度的量子幹涉

操縱光子的巫師，參與打造世界首臺光量子計算機

陸朝陽的科研之路是一場鍥而不捨的升級打怪。

量子糾纏指不同粒子無論相隔多遠，量子態都可以相互關聯的現象。愛因斯坦稱其為「鬼魅的超距作用」。

早在2007年，還在讀碩士只有24歲的陸朝陽就作為第一作者在國際上首次實現了對六光子糾纏的操縱，製備了「薛丁格貓」態和簇態，刷新了當時兩項世界紀錄。

後來，他還打破世界紀錄，實現了八光子糾纏。這些成就讓維也納量子科學與技術中心的量子物理學家安東·蔡林格（Anton Zeilinger）將陸朝陽稱作「光子糾纏鬼才」。

經過10多年的努力，陸朝陽終於控制住了10個光子，在和導師潘建偉的共同努力下，世界上首臺光量子計算機就此誕生！西方權威科學媒體讚譽他是「操縱光子的巫師」。

陸朝陽在當時的採訪中表示，「十個光子，讓它要很聽話的在這裡面精度達到一微米之內，在這裡面聚合起來。如果精度變化頭髮絲的千分之一，就不能做量子計算了。」

2017年5月3日，中國科學院宣布，在實現對10個光子精確操縱的基礎上，我國科學家成功研製出了世界上第一臺超越早期經典計算機的光量子計算原型機。

實驗測試表明，該量子計算機的取樣速度比國際同行類似的實驗加快至少24000倍，比人類歷史上首臺電子管計算機和首臺電晶體計算機運行速度快10～100倍，創造了世界紀錄。

此外，他也曾與導師潘建偉院士一起完成過量子隱形傳態方面的開拓性工作。量子隱形傳態指的是將一個粒子的量子態傳輸到另一個粒子上。

在過去的幾年裡，陸朝陽專注於「玻色取樣」， 這是一種量子計算模型，實驗研究了對光子損失的魯棒性，證明容忍一定數目光子損失的玻色採樣可以帶來採樣率的有效提升。該研究成果為通過玻色採樣實現量子霸權開闢了一條高效的途徑。

這一研究在量子領域得到了不小的矚目，論文先是以「編輯推薦文章」的形式在線發表於《物理評論快報》。隨後，美國物理學會Physics網站邀請澳大利亞量子計算和量子通信技術國家研究中心Austin Lund博士以「光子損耗不會使得量子採樣脫軌」為題，對此研究進行了專欄評述。

但對於自己的成績，陸朝陽表示，自己還很年輕，還可以探索新的領域，比如光鑷中的原子陣列和超導電路。

陸朝陽自己，也正在第二次量子革命的道路上馳騁。他對量子的未來充滿期待，「我相信，量子計算機的發展將遵循與雷射類似的軌跡——首先在實驗室中作為一種有用的工具，然後在許多不同的領域得到應用。受我們對雷射歷史的了解所啟發，我相信我們已經發現的，例如，量子密鑰分配和量子算法，也只是未來的冰山一角。」

參考連結：

https://quantum.ustc.edu.cn/web/index.php/node/137

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