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近日，諾貝爾數(shù)學(xué)學(xué)獎(jiǎng)獲得者Alain在接受電子工程專輯(EETimes)專訪時(shí)說(shuō)：“諾貝爾獎(jiǎng)是因?yàn)轱@示了糾纏的非凡特點(diǎn)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(xué)學(xué)獎(jiǎng)獲得者Alain在頒獎(jiǎng)典禮后展示他的諾貝爾獎(jiǎng)銅牌
Alain是一位荷蘭化學(xué)學(xué)家，因其在量子熱學(xué)領(lǐng)域的開(kāi)創(chuàng)性工作，非常是對(duì)糾纏粒子特點(diǎn)的開(kāi)創(chuàng)性研究，于2022年獲得諾貝爾化學(xué)學(xué)獎(jiǎng)。
的研究點(diǎn)亮了量子化學(xué)學(xué)最“奇怪”的特點(diǎn)。他在1982年用糾纏光子做的貝爾不方程實(shí)驗(yàn)，幫助解決了1935年愛(ài)因斯坦-布爾的爭(zhēng)辯。他和他先前的博士生、法國(guó)化學(xué)學(xué)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(xué)學(xué)獎(jiǎng)的美國(guó)化學(xué)學(xué)家Cohen-（1985-1992）開(kāi)發(fā)了激光冷卻原子后，他轉(zhuǎn)向了原子光學(xué)：他的小組用原子而不是光子重新考量了量子光學(xué)的里程碑，并創(chuàng)造了無(wú)序材料量子模擬器。
在他的職業(yè)生涯中，進(jìn)行了許多實(shí)驗(yàn)、揭示了量子世界的奧秘。他最重要的貢獻(xiàn)之一是關(guān)于量子糾纏的工作：通過(guò)這些方法，兩個(gè)粒子可以聯(lián)系在一起，人們難以談?wù)撁课涣Ｗ拥臓顟B(tài)，只能談?wù)撨@對(duì)粒子的全局狀態(tài)。他對(duì)糾纏光子的研究為量子化學(xué)學(xué)的最新進(jìn)展和量子估算的形成奠定了基礎(chǔ)。
在接受專訪時(shí)說(shuō)：“諾貝爾獎(jiǎng)是因?yàn)轱@示了糾纏的非凡特點(diǎn)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(duì)冷原子的研究是一個(gè)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(duì)于實(shí)現(xiàn)中性原子量子估算是最重要的2023年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)量子糾纏，他的研究還使得開(kāi)發(fā)了用于單原子的光學(xué)鉗子。
“我覺(jué)得光子對(duì)于生產(chǎn)隨機(jī)數(shù)生成器原子和其他涉及幾個(gè)量子比特的處理特別好，”說(shuō)。“（法國(guó)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(shì)是可以實(shí)現(xiàn)三維結(jié)構(gòu)，這意味著可以很容易地實(shí)現(xiàn)擴(kuò)充。”
院士的研究通過(guò)違背貝爾不方程清楚地證明了兩個(gè)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(kāi)）。糾纏是量子物體的一個(gè)基本特點(diǎn)，第二次量子革命也是由這一看法推進(jìn)的。
說(shuō)：“自80年代以來(lái)我們?cè)缫炎C明，當(dāng)想有一個(gè)真正根本的量子現(xiàn)象時(shí)，須要才能解決單一的量子對(duì)象，而不是一個(gè)只能集體控制的對(duì)象的集合體。”
量子估算致力克服精典估算的限制，并帶來(lái)前所未有的處理能力，以解決原先難以解決的現(xiàn)實(shí)世界問(wèn)題。依據(jù)的說(shuō)法，目前量子估算有兩個(gè)主要挑戰(zhàn)：第一個(gè)是退相干，主要與原子的屏蔽和冷卻有關(guān)；另一個(gè)挑戰(zhàn)是可以隨便將任何站點(diǎn)與任何其他站點(diǎn)糾纏在一起。
但是，他覺(jué)得，解決這種問(wèn)題沒(méi)有根本的不可能；這只是一個(gè)工程和好主意的問(wèn)題。
“量子估算技術(shù)將逐步提升，”說(shuō)：“這如同你在許多工業(yè)應(yīng)用中可以找到的學(xué)習(xí)曲線一樣。”
“讓我們以激光為例，”他說(shuō)：“擁有對(duì)大多數(shù)應(yīng)拿來(lái)說(shuō)足夠好的激光器花了幾六年時(shí)間。我毫不懷疑，當(dāng)需求來(lái)了，當(dāng)沒(méi)有任何基本的數(shù)學(xué)定理告訴我們這是不可能的，這就是一個(gè)工程問(wèn)題。假如你有一個(gè)市場(chǎng)、如果你能投資資金，它應(yīng)當(dāng)遲早會(huì)成功；只是不一定是構(gòu)想的那樣。雖然在哪個(gè)階段，人們也須要靈活性。”
也是的聯(lián)合創(chuàng)始人，他覺(jué)得，我們?cè)诓贿h(yuǎn)的將來(lái)應(yīng)當(dāng)有量子模擬的相關(guān)應(yīng)用。第一個(gè)是與優(yōu)化問(wèn)題有關(guān)，如電網(wǎng)的平衡；這個(gè)問(wèn)題正顯得越來(lái)越重要，由于我們將須要在任何時(shí)侯平衡電動(dòng)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(wèn)題，其復(fù)雜性隨著節(jié)點(diǎn)數(shù)目的降低而呈指數(shù)級(jí)下降。
是光學(xué)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(gòu)建在各類平臺(tái)上，包括捕獲離子、超導(dǎo)電路、量子點(diǎn)和中性原子。美國(guó)初創(chuàng)公司正在研究其中性原子量子估算平臺(tái)，便于在2024年之前提供1000量子比特的量子計(jì)算機(jī)。
使用單個(gè)激光器，之后將其分成若干激光束。這意味著這個(gè)解決方案具有高度的可擴(kuò)充性，由于它可以控制數(shù)百個(gè)量子比特。量子操作的質(zhì)量與激光束的質(zhì)量直接相關(guān)，比如，在頻度穩(wěn)定方面。她們正在使用最好的激光器來(lái)施行一些穩(wěn)定技術(shù)，以保證量子操作的這些高效率。
另一個(gè)重要的應(yīng)用是量子密碼學(xué)。正如所強(qiáng)調(diào)的，“量子密碼學(xué)的問(wèn)題是我們須要量子中繼器，由于超過(guò)幾十公里，訊號(hào)都會(huì)變?nèi)酰粸榱藫碛泻玫牧孔又欣^器，我們須要好的量子儲(chǔ)存器。再度，我覺(jué)得沒(méi)有任何數(shù)學(xué)學(xué)的基本定理說(shuō)不可能開(kāi)發(fā)出好的量子儲(chǔ)存器，所以我們遲早會(huì)有一些。”
量子化學(xué)學(xué)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(gè)遠(yuǎn)程方安全地生成秘密材料。
當(dāng)思索到量子估算的未來(lái)，說(shuō)，我們除了須要優(yōu)秀的化學(xué)學(xué)家和工程師，也須要優(yōu)秀的計(jì)算機(jī)科學(xué)家。量子化學(xué)學(xué)很困難，大多在學(xué)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(gè)游戲，我們也必須培養(yǎng)相應(yīng)的專家。
量子估算技術(shù)在過(guò)去兩年中取得了進(jìn)展，預(yù)計(jì)在未來(lái)兩年中會(huì)取得更大的進(jìn)展。量子將主要是提高現(xiàn)有的計(jì)算機(jī)、很少會(huì)代替它們。新的量子技術(shù)將迅速發(fā)展，新的應(yīng)用也將被創(chuàng)造下來(lái)。幾年后2023年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)量子糾纏，隨著技術(shù)布署的強(qiáng)化，由精典和量子計(jì)算機(jī)組成的混和系統(tǒng)將出現(xiàn)。物理模擬可能是量子估算機(jī)具有最大影響的應(yīng)用：這包括醫(yī)學(xué)發(fā)覺(jué)和電瓶技術(shù)進(jìn)步等應(yīng)用。
工業(yè)界和學(xué)術(shù)界在量子估算方面的伙伴關(guān)系，將推動(dòng)從簡(jiǎn)化采用先進(jìn)的量子編程到在量子機(jī)器上執(zhí)行的過(guò)渡。
這讓研究人員和教育工作者對(duì)未來(lái)的容錯(cuò)量子計(jì)算機(jī)的量子應(yīng)用設(shè)計(jì)有了關(guān)鍵的看法。未來(lái)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(dòng)她們的量子估算研究和教育計(jì)劃。
“幾乎在我的一生中，我都在做基礎(chǔ)研究，”說(shuō)：“現(xiàn)在，接近我生命的終點(diǎn)，我必須承認(rèn)，倘若這種基礎(chǔ)研究有了應(yīng)用，那是可能發(fā)生在我臉上最好的事情。這將是對(duì)我生命的一個(gè)挺好的額外回報(bào)。”
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