下一场信息革命如何“量”力前行？｜科学峰会：物理–量子信息 #2024未来科学大奖周

科技 2024-10-25 18:44 北京

量子信息处理是一种基于量子力学原理的全新信息处理方式。它利用叠加态原理、量子纠缠等量子力学有趣的基本原理，以一种空前的高效方式增强了通信的安全性和计算能力。量子信息处理的研究领域包括量子通信、量子计算和度量学。

11月2日，2024未来科学大奖周-科学峰会期间将举办【物理-量子信息】专场。届时，将由加州大学圣克鲁兹分校天文学和天体物理学教授、清华大学高等研究院杰出客座教授、美国艺术与科学院院士、未来科学大奖科学委员会委员、2024未来科学大奖周程序委员会联席主席林潮领衔，邀请因斯布鲁克大学理论物理学教授、2013年沃尔夫物理学奖获得者、2006年狄拉克奖获得者Peter Zoller，麻省理工学院教授、2017年凝聚态物理巴克利奖获得者文小刚，2025年加州理工学院理论物理学助理教授黄信元，北京大学教授、中国科学院国家天文台研究员李柯伽，围绕“原子与离子的量子模拟”“光（及其他基本粒子）的起源”“量子信息与数据”“中国脉冲星测时阵列进展” 等展开学术分享与探讨。

沃尔夫物理学奖得主Peter Zoller：探索量子模拟中的大规模纠缠

Peter Zoller（彼得‧佐勒）教授是著名的量子光学和量子信息领域的专家，其因Peter Zoller与Ignacio Cirac在量子信息、量子光学和冷原子物理领域的开创性理论贡献获2013年沃尔夫物理学奖。

近年来，在原子钟量子变分优化领域，Peter Zoller和Thomas Monz领导的两个物理学家团队设计了第一个可编程量子传感器，并在实验室进行了测试。简单来说，他们将量子信息处理技术应用于测量问题。这种创新方法有望使量子传感器的精度接近自然法则设定的极限。

2023年，在探索量子模拟中的大规模纠缠方面，Peter Zoller领导的科学家们开发了一种测量多体系统纠缠的新工具，并在实验中进行了演示。这种方法能够研究以前无法获得的物理现象，并有助于更好地理解量子材料。

本次活动中，因斯布鲁克大学理论物理学教授、奥地利科学院量子光学与量子信息研究所 (IQOQI) 名誉研究主任、德国科学院院士、2013年沃尔夫物理学奖获得者、2006年狄拉克奖获得者Peter Zoller将以《原子与离子的量子模拟》为题进行主旨演讲，介绍模拟和数字量子模拟的最新进展。

文小刚：物理进入量子时代，探索基本粒子起源之谜

历史上物理经历了几次大革命。牛顿力学代表了第一次物理革命，其提出了一个世界观，认为世界中的一切都是由粒子组成的。只要我们了解了粒子的运动规律，就了解了万物的运动规律。第二次物理革命是电磁革命。其中麦克斯韦发现物质还有一种非粒子的形态–电磁波（也就是光），其被称之为波形态。第三次物理革命是相对论革命。爱因斯坦发现了第二种波形态物质–引力波。这时的世界观是万物是由粒子形态和波形态的物质构成的。波形态的物质导致出粒子形态物质之间的相互作用。

到了第四次物理革命–量子革命，我们发现物质既不是粒子，也不是波，但又是粒子又是波。量子革命把粒子形态和波形态的物质统一了。这一量子的“波粒”形态，形成了我们对物质的量子世界观。

本次活动中，麻省理工学院格林讲座教授、美国科学院院士、美国艺术与科学院院士、2017年凝聚态物理巴克利奖获奖者文小刚，以《光（及其他基本粒子）的起源——物质与信息的统一》为题进行主旨演讲，分享其与团队在量子物态的拓扑序/量子序理论领域的最新探索与发现。

黄信元：AI遇见量子计算，探索革命性突破

作为一位在量子计算与量子机器学习领域取得显著成果的优秀学者，黄信元博士师从约翰·普雷斯基尔 (John Preskill) 教授和托马斯·维迪克（Thomas Vidick）教授。他通过研究量子机器学习，发现了许多对于量子信息的新理解。在理论的世界里，许多看似非常不相干的数学物件，其实紧密相连，这些隐藏的连结也使他深受理论研究吸引。

2024年，黄信元博士以其在量子物理和人工智能交叉领域的卓越研究成果，荣获2024年加州理工学院（Caltech）「Clauser Prize」。该奖项被誉为加州理工学院的最佳论文奖，也代表学院对年轻科研人才的最高认可。

本次活动中，2025年加州理工学院理论物理学助理教授、麻省理工学院访问科学家、谷歌量子人工智能高级研究员黄信元，将以《在量子宇宙中学习》为题进行主旨演讲，分享其与团队在机器学习和量子物理交叉领域的探索。

李柯伽：中国脉冲星测时阵列进展

我国脉冲星观测开始于上世纪90年代，基于新疆天文台26米射电天文望远镜实现了对脉冲星的观测。然而受仪器限制，高精度脉冲星测时却一直未能得以开展。直到2005年前后，云南天文台通过改造用于探月工程的40米射电望远镜对脉冲星0437-4715进行观测并实现了亚微秒精度的脉冲星测时观测。

2019年，FAST投入使用，其极高的灵敏度使得我国脉冲星测时观测一跃进入世界前列。在这一背景下，我国开展了脉冲星测时阵列合作项目，着眼于通过脉冲星测时观测来直接进行纳赫兹引力波探测。

本次活动中，北京大学教授、中国科学院国家天文台研究员李柯伽，将以《中国脉冲星测时阵列进展》为题，重点介绍“引力波探测”和“星际介质”研究相关的科学课题。

*温馨提示: 如无法亲临现场参与这场科学盛宴，别担心！留下你的科学问题，就有机会获得我们科学界巨擘的亲自解答。快来参与吧，让您的好奇心与科学大咖的智慧碰撞出精彩的火花！

参考及部分引用资料：

https://qoqi.nju.edu.cn/zw/yjfx/index.html

https://mp.weixin.qq.com/s/CSGBng5D0efWkWf7VOtcUw

https://mp.weixin.qq.com/s/lceBXZB4GT_45bPJXX-gcQ

http://www.iop.cas.cn/xshd/cqjz/202005/t20200514_5579644.html

https://mp.weixin.qq.com/s/qKJzfi6HAhmQdsyqTFeMhQ

https://mp.weixin.qq.com/s/8z__ftCUGqVu4e-LcFQLfw

10月30日-11月3日

2024未来科学大奖周

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《“未来”科学家—未来科学大奖获奖者访谈实录》

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