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陆朝阳操纵光子的“巫师”
发布日期:2019-08-26 02:59   来源:未知   阅读:

  编者按    6月23日,国际顶级科学期刊《自然》杂志时隔多年再次推出中国特辑,选出10位中国“科学家之星”。我们采访了其中在上海工作的两位科学家,让读者一睹其科学风采。此篇介绍的是在光学量子信息领域屡有建树的青年科学家陆朝阳。

  在《自然》杂志的新闻特稿中,奥地利维也纳大学教授、沃尔夫物理学奖获得者安东·蔡林格称陆朝阳为“量子巫师”,这位身材瘦削、看上去低调不张扬的青年科学家,到底在科研上有什么“鬼灵精怪”的奇思妙想呢?

  陆朝阳师从潘建伟教授读研期间,就表现出不凡的科研创新能力。2007年,他和同事们在国际上首次制备了六光子纠缠“薛定谔猫态”,刷新了世界记录。这项工作随后入选了两院院士评选的年度中国科技十大进展新闻。同一年,他又实现了量子分解算法,成果被美国物理学会以“量子计算的突破”进行专题报道,并入选了教育部评选的年度中国高等学校十大科技进展。这一年,完成这一系列工作的陆朝阳年仅24岁,开始在科研领域崭露头角。

  2008年,潘建伟主动推荐陆朝阳进入剑桥大学卡文迪许实验室转向固态量子光学的研究。当时,在团队人才紧缺的情况下,潘建伟做了这样一个“送出去”的决定,不仅是为他提供更广阔的学术空间,同时,也希望他全面掌握了相关最新技术以后,回国发展,为国家在未来量子信息核心技术的竞争中储备人才。在剑桥期间,陆朝阳不负众望,在国际上首次实现了单电子自旋的非破坏性测量,为固态量子计算解决了一个基础性难题,这一成果发表在《自然》上。2011年初,在完成博士论文答辩的同时,陆朝阳还入选了竞争异常激烈的剑桥大学丘吉尔学院的Fellow(比例约1%)。博士一毕业,陆朝阳未做停留就如约回归潘建伟院士的研究团队。

  这支朝气蓬勃的团队很快在2012年就打破了他们自己建立的六光子记录,首次实现了八光子纠缠,继续在多光子纠缠领域保持国际领先,并在国际上率先开展了量子计算解决大数据问题的实验探索,实现了线性方程组求解和机器学习等重要量子算法。同时,陆朝阳和同事首创量子点脉冲共振荧光技术,实现了国际上最高品质的单光子源,连接了量子光学和二维材料这两个重要领域;系列工作使我国在固态光学量子调控这个新领域跻身世界前列。

  2015年,这一团队又在国际上首次实现了多自由度的量子隐形传态。这是中国本土完成的科学成果首次入选英国物理学会评选的国际物理学年度突破榜首。

  陆朝阳介绍,量子隐形传态类似于科幻小说中的“星际旅行”,可以把量子态传输到遥远地点,而无需传输载体本身,在量子通信和量子计算网络中发挥着至关重要的作用。然而,近二十年来,以往所有的量子隐形传态实验都只能传输基本粒子的单个自由度的状态,无法传输多自由度的性质。之前,国际著名量子光学先驱、美国UIUC大学的Paul Kwiat教授在其发表在美国物理学会期刊的论文中悲观地指出,实现多自由度的量子隐形传态的一个最关键环节无法实现。在潘院士的率领下,陆朝阳和同事们不惧权威,另辟蹊径,创造性地设计了单光子非破坏测量这一新方法,成功地解决了这个基础难题。

  这些陆续涌现的科研成果,让人不禁要问,今年33岁的陆朝阳是如何做到创新思维不断,一直都有新发现呢?他告诉解放日报•上海观察记者,首先,量子物理和量子信息卓越中心主任潘建伟院士有一个对国家战略性重要研究方向的大局掌控。在团队里,教授们经常和不同研究方向的同事们互动、争论,互相促进,开拓了眼界。大家对所从事的量子物理和量子信息研究抱有极大的热爱和兴趣。“科研是融入血液的一部分,不管是在办公室还是走路、坐车、洗澡,思索随时都可能会伴随。”

  也许正因为此,在家人和朋友眼中,陆朝阳是一个思维跳跃、挺无趣的科学怪人。但在和同事们相处时,大家都觉得对方很有趣,有着说不完的科学话题。

  潘建伟团队在人民大会堂被授予国家自然科学一等奖。潘建伟(中)、一肖一码特码资料陈宇翱(左)、陆朝阳(右)

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