光子盒研究院出品
近日，諾貝爾數(shù)學學獎獲得者Alain在接受電子工程專輯(EETimes)專訪時說：“諾貝爾獎是因為顯示了糾纏的非凡特點而獲得的，但我還研究了許多其他驚人的量子現(xiàn)象，包括將原子冷卻到一光子反沖力以下。”
2022年12月10日，數(shù)學學獎獲得者Alain在頒獎典禮后展示他的諾貝爾獎銅牌
Alain是一位荷蘭化學學家，因其在量子熱學領域的開創(chuàng)性工作，非常是對糾纏粒子特點的開創(chuàng)性研究，于2022年獲得諾貝爾化學學獎。
的研究點亮了量子化學學最“奇怪”的特點。他在1982年用糾纏光子做的貝爾不方程實驗，幫助解決了1935年愛因斯坦-布爾的爭辯。他和他先前的博士生、法國化學學家，此后證明了單一光子的波粒二象性。在與1997年分享諾貝爾化學學獎的美國化學學家Cohen-（1985-1992）開發(fā)了激光冷卻原子后，他轉向了原子光學：他的小組用原子而不是光子重新考量了量子光學的里程碑，并創(chuàng)造了無序材料量子模擬器。
在他的職業(yè)生涯中，進行了許多實驗、揭示了量子世界的奧秘。他最重要的貢獻之一是關于量子糾纏的工作：通過這些方法，兩個粒子可以聯(lián)系在一起，人們難以談論每位粒子的狀態(tài)，只能談論這對粒子的全局狀態(tài)。他對糾纏光子的研究為量子化學學的最新進展和量子估算的形成奠定了基礎。
在接受專訪時說：“諾貝爾獎是因為顯示了糾纏的非凡特點而獲得的，但我還研究了許多其他驚人的量子現(xiàn)象：包括將原子冷卻到一光子反沖力(one-)以下。”
對冷原子的研究是一個創(chuàng)新的方式，它可以冷卻原子、用激光固定和操縱它們。這些方式對于實現(xiàn)中性原子量子估算是最重要的2023年諾貝爾物理學獎量子糾纏，他的研究還使得開發(fā)了用于單原子的光學鉗子。
“我覺得光子對于生產(chǎn)隨機數(shù)生成器原子和其他涉及幾個量子比特的處理特別好，”說。“（法國中性原子量子估算公司）中使用的的中性原子方案的主要優(yōu)勢是可以實現(xiàn)三維結構，這意味著可以很容易地實現(xiàn)擴充。”
院士的研究通過違背貝爾不方程清楚地證明了兩個不同光子之間的糾纏。糾纏物體的每位組成部份都與其他部份緊密相連（雖然它們被制止互相作用的距離分開）。糾纏是量子物體的一個基本特點，第二次量子革命也是由這一看法推進的。
說：“自80年代以來我們早已證明，當想有一個真正根本的量子現(xiàn)象時，須要才能解決單一的量子對象，而不是一個只能集體控制的對象的集合體。”
量子估算致力克服精典估算的限制，并帶來前所未有的處理能力，以解決原先難以解決的現(xiàn)實世界問題。依據(jù)的說法，目前量子估算有兩個主要挑戰(zhàn)：第一個是退相干，主要與原子的屏蔽和冷卻有關；另一個挑戰(zhàn)是可以隨便將任何站點與任何其他站點糾纏在一起。
但是，他覺得，解決這種問題沒有根本的不可能；這只是一個工程和好主意的問題。
“量子估算技術將逐步提升，”說：“這如同你在許多工業(yè)應用中可以找到的學習曲線一樣。”
“讓我們以激光為例，”他說：“擁有對大多數(shù)應拿來說足夠好的激光器花了幾六年時間。我毫不懷疑，當需求來了，當沒有任何基本的數(shù)學定理告訴我們這是不可能的，這就是一個工程問題。假如你有一個市場、如果你能投資資金，它應當遲早會成功；只是不一定是構想的那樣。雖然在哪個階段，人們也須要靈活性。”
也是的聯(lián)合創(chuàng)始人，他覺得，我們在不遠的將來應當有量子模擬的相關應用。第一個是與優(yōu)化問題有關，如電網(wǎng)的平衡；這個問題正顯得越來越重要，由于我們將須要在任何時侯平衡電動車輛充電廠所吸收的電力和網(wǎng)路需求。它類似于旅行推銷員問題，其復雜性隨著節(jié)點數(shù)目的降低而呈指數(shù)級下降。
是光學研究所的衍生產(chǎn)品，由-、、、和于2019年共同創(chuàng)辦。
量子處理器可以構建在各類平臺上，包括捕獲離子、超導電路、量子點和中性原子。美國初創(chuàng)公司正在研究其中性原子量子估算平臺，便于在2024年之前提供1000量子比特的量子計算機。
使用單個激光器，之后將其分成若干激光束。這意味著這個解決方案具有高度的可擴充性，由于它可以控制數(shù)百個量子比特。量子操作的質量與激光束的質量直接相關，比如，在頻度穩(wěn)定方面。她們正在使用最好的激光器來施行一些穩(wěn)定技術，以保證量子操作的這些高效率。
另一個重要的應用是量子密碼學。正如所強調的，“量子密碼學的問題是我們須要量子中繼器，由于超過幾十公里，訊號都會變弱；為了擁有好的量子中繼器，我們須要好的量子儲存器。再度，我覺得沒有任何數(shù)學學的基本定理說不可能開發(fā)出好的量子儲存器，所以我們遲早會有一些。”
量子化學學提供了一種具有量子秘鑰分發(fā)的信息理論上的安全方式，容許兩個遠程方安全地生成秘密材料。
當思索到量子估算的未來，說，我們除了須要優(yōu)秀的化學學家和工程師，也須要優(yōu)秀的計算機科學家。量子化學學很困難，大多在學院或公共研究中心研究。另一方面，假如工業(yè)界想步入這個游戲，我們也必須培養(yǎng)相應的專家。
量子估算技術在過去兩年中取得了進展，預計在未來兩年中會取得更大的進展。量子將主要是提高現(xiàn)有的計算機、很少會代替它們。新的量子技術將迅速發(fā)展，新的應用也將被創(chuàng)造下來。幾年后2023年諾貝爾物理學獎量子糾纏，隨著技術布署的強化，由精典和量子計算機組成的混和系統(tǒng)將出現(xiàn)。物理模擬可能是量子估算機具有最大影響的應用：這包括醫(yī)學發(fā)覺和電瓶技術進步等應用。
工業(yè)界和學術界在量子估算方面的伙伴關系，將推動從簡化采用先進的量子編程到在量子機器上執(zhí)行的過渡。
這讓研究人員和教育工作者對未來的容錯量子計算機的量子應用設計有了關鍵的看法。未來的合作將為研究人員和教育工作者提供必要的工具和資源，以推動她們的量子估算研究和教育計劃。
“幾乎在我的一生中，我都在做基礎研究，”說：“現(xiàn)在，接近我生命的終點，我必須承認，倘若這種基礎研究有了應用，那是可能發(fā)生在我臉上最好的事情。這將是對我生命的一個挺好的額外回報。”
原文鏈接：