剛剛,2021年度“墨子量子獎(jiǎng)”公布,授予超導(dǎo)器件中量子效應(yīng)的觀察領(lǐng)域。三位獲獎(jiǎng)?wù)呤牵杭又荽髮W(xué)伯克利分校的約翰·克拉克(John Clarke)、耶魯大學(xué)的米歇爾·德沃雷(Michel H. Devoret),以及日本理化學(xué)研究所的中村泰信(Yasunobu Nakamura)。這次授獎(jiǎng)是“表彰他們作為領(lǐng)軍人物開創(chuàng)了超導(dǎo)量子電路和量子比特中一系列早期關(guān)鍵技術(shù)”。
(明天將對獲獎(jiǎng)?wù)吖ぷ鬟M(jìn)行科普介紹)
獲獎(jiǎng)?wù)吆喗?/strong>
約翰·克拉克出生于1942年,1964和1968年于劍橋大學(xué)分別取得學(xué)士和博士學(xué)位,現(xiàn)在是加州大學(xué)伯克利分校教授。
在超導(dǎo)和超導(dǎo)電子學(xué)方面,他做出了重大貢獻(xiàn),特別是在SQUID(superconducting quantum interference device,即超導(dǎo)量子干涉器件)的開發(fā)和應(yīng)用領(lǐng)域。SQUID是一種超靈敏的磁通量探測器,在核磁共振成像、量子基礎(chǔ)性研究、冷暗物質(zhì)尋找等前沿科學(xué)與技術(shù)領(lǐng)域都發(fā)揮著關(guān)鍵性作用。他的研究團(tuán)隊(duì)還首次觀測到了介觀系統(tǒng)中能級的量子化:他們在實(shí)驗(yàn)上證實(shí)了就像原子一樣,單個(gè)約瑟夫森結(jié)也具有分立的能級。
米歇爾·德沃雷出生于1953年,1975和1982年分別于巴黎高等電信學(xué)院和巴黎第十一大學(xué)取得學(xué)士和博士學(xué)位,現(xiàn)在是耶魯大學(xué)教授。
他的主要研究領(lǐng)域是實(shí)驗(yàn)固態(tài)物理學(xué),特別是腔量子電動(dòng)力學(xué)、量子電子學(xué)、量子計(jì)算和量子傳感中超導(dǎo)電路的物理等方向。在利用超導(dǎo)電路來實(shí)現(xiàn)量子信息處理方面,他作出了重要貢獻(xiàn)。
中村泰信出生于1968年,1990和2011年于東京大學(xué)分別取得學(xué)士和博士學(xué)位,現(xiàn)在是日本理化學(xué)研究所教授。
他的主要研究方向是超導(dǎo)電路和混合量子系統(tǒng)中的量子電子學(xué),特別關(guān)注電子和光學(xué)器件中量子態(tài)的操控和測量。1999年,他和合作者演示了固態(tài)電子器件中量子比特的相干控制。
墨子量子獎(jiǎng)介紹
量子力學(xué)自從上世紀(jì)初建立以來,已成為近代自然科學(xué)技術(shù)和社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的支柱。在過去的近百年間,量子理論已在揭示和應(yīng)用微觀世界規(guī)律方面取得了巨大成功。一方面,它使得人類的經(jīng)典世界觀發(fā)生了顛覆性的改變;另一方面,半導(dǎo)體、原子能、核磁共振、激光、超導(dǎo)、巨磁阻等以量子理論為基礎(chǔ)的重大技術(shù)的發(fā)明及廣泛應(yīng)用,使得人類在物質(zhì)科學(xué)、信息科學(xué)和生命科學(xué)等領(lǐng)域獲得了空前的發(fā)展,促進(jìn)了物質(zhì)文明的空前進(jìn)步。這也被稱為第一次量子革命。
值得指出的是,第一次量子革命所產(chǎn)生的諸多重大發(fā)明主要是建立在對量子規(guī)律的被動(dòng)觀測的基礎(chǔ)上,是對量子規(guī)律的宏觀體現(xiàn)的自上而下(top-down)的應(yīng)用。隨著科學(xué)家們對量子物理基本問題(如量子疊加和量子糾纏等)及其與信息論的關(guān)聯(lián)進(jìn)行了深入研究,不僅對微觀世界的規(guī)律有了更深刻的理解,而且極端條件下的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Σ粩嗵岣撸沟萌祟愐呀?jīng)能夠直接對單個(gè)量子客體(光子、原子、分子、電子等)的狀態(tài)進(jìn)行主動(dòng)的制備、精確操縱和測量,并能對多個(gè)量子客體間的相互作用進(jìn)行主動(dòng)調(diào)控,從而能夠以一種全新的“自下而上(bottom-up)”的方式來利用量子規(guī)律認(rèn)識和改造世界。這意味著人類認(rèn)識和改造世界的實(shí)踐達(dá)到了一個(gè)新的歷史高度。
作為量子調(diào)控技術(shù)的系統(tǒng)性應(yīng)用,量子信息科學(xué)—包括量子通信、量子計(jì)算、量子精密測量等—可以在確保信息安全、提高運(yùn)算速度、提升測量精度等方面突破經(jīng)典技術(shù)的瓶頸,成為能源、信息、材料和生命等領(lǐng)域重大技術(shù)創(chuàng)新的源泉,為保障國家安全和支撐國民經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展提供核心戰(zhàn)略力量。量子調(diào)控和量子信息技術(shù)的迅猛發(fā)展標(biāo)志著第二次量子革命的興起。
為了推動(dòng)量子信息科技的科學(xué)研究特別是第二次量子革命的發(fā)展,中國民間企業(yè)家們慷慨捐資一億元,成立了“墨子量子科技基金會(huì)”?;饡?huì)設(shè)立“墨子量子獎(jiǎng)”,通過廣泛邀請?zhí)崦蛧H專家評審,嚴(yán)格遴選和表彰國際上在量子通信、量子模擬、量子計(jì)算和量子精密測量等領(lǐng)域做出杰出貢獻(xiàn)的科學(xué)家?!澳恿孔营?jiǎng)”的每位獲獎(jiǎng)?wù)邔@得人民幣125萬元(稅后約15萬美元)的獎(jiǎng)金和一塊金牌。
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