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名家讲坛|陈宇翱:新量子革命

  发布日期:2021-04-16  浏览次数:

2021年4月13日星期二晚,复旦大学经济学院举办了第21期名家讲坛。本期讲座的主题是“新量子革命”,演讲嘉宾为中国科学技术大学物理学院执行院长陈宇翱教授。复旦大学经济学院学科与人才办主任韦潇教授主持了本次讲座,现场师生共聚一堂,气氛活跃。

陈宇翱先生是中国科学技术大学教授、物理学院执行院长、博士生导师,国家杰出青年科学基金获得者,美国光学学会会士(OSA Fellow),物理学会会士(APS Fellow)。2008年,陈宇翱先生获得德国海德堡大学博士学位,曾先后在德国海德堡大学、美因茨大学、马普量子光学所从事研究工作,2011年回中国科大工作。长期从事量子物理基础实验研究,致力发展光与冷原子量子调控技术并系统地应用于量子通信、量子计算和精密测量等多个量子信息研究方向,取得了一系列重要研究成果。并获得广泛的关注,主持和参与的研究成果两次入选欧洲物理学会“年度物理学亮点”,两次入选美国物理学会“年度物理学重大事件”,六次入选两院院士评选的“年度中国科技十大进展新闻”。获欧洲物理学会菲涅尔奖,中国科学院“青年科学家奖”,求是杰出青年学者奖,国家自然科学一等奖(第三完成人),陈嘉庚青年科学家奖,国际纯粹与应用物理联合会原子分子物理分会青年科学家奖,科学探索奖。

讲座伊始,陈教授先介绍了世界范围内各个国家对量子的战略布局情况,强调发展量子科技的重要性,并以“我们从哪里来?到哪里去?”这一哲学话题引发了同学们对科学发展的思考。

陈教授回顾了哥白尼、开普勒、伽利略、牛顿、富兰克林、法拉第和麦克斯韦尔等近代物理学家的成就,从哥白尼《天体运行论》阐明地球不是宇宙的中心,到牛顿《自然哲学的数学原理》解释万物运动的奥秘,再到麦克斯韦尔《电磁场的动力学理论》对光电磁规律的总结,牛顿力学和经典电动力学推动了两次工业革命和人类社会的巨大进步。

但同时,陈教授也提出了牛顿力学和经典电动力学中的困惑:世界是否是决定论的?一旦确定了初始状态,所有粒子未来的运动状态是否都是可以精确预言的?普朗克的发现以及后来量子力学的发展打破了决定论的观点。

陈教授接着阐释了量子、量子叠加和量子纠缠等概念,介绍了双缝干涉实验、量子擦除实验等量子力学中的经典实验,指出了量子世界的特殊现象:观测者的行为可以影响客体的演化。通过对量子规律的被动观测并在宏观世界加以应用,直接催生了以现代信息技术为代表的第三次工业革命。

但是,当前信息科技进一步发展也面临重大问题,如信息安全瓶颈和计算能力瓶颈等。而量子力学已经做好了准备,正在引发从被动观测到主动操纵的第二次量子革命。

陈教授最后重点介绍了当前我国在第二次量子革命中的重要成就,即量子通信、量子计算与模拟和量子精密测量。在量子通信方面,重点是以“墨子号”为中心的天地一体化广域量子通信网络的构建。在量子计算方面,物理学界提出了三个阶段的发展目标,预计未来若干年内将实现阶段二的目标,即“相干操纵数百个量子比特的专用量子模拟机,揭示若干经典计算机无法胜任的复杂物理系统的规律”。在量子精密测量方面,量子导航技术已经大大超越传统导航技术。

在热烈的掌声中,本期讲座圆满结束。师生们真诚期待“名家讲坛”系列讲座未来能够带来更多精彩的内容。

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