中科院院士讲量子(拒绝国外高薪毅然回国)

中科院院士讲量子(拒绝国外高薪毅然回国)(1)

2018年,一名中国科学家刚公布自己“8光子纠缠”成功的实验结果,科学界就像遭到原子弹轰击般瞬间沸腾了,这是因为,该问题已经困扰了量子领域多年,一直没有解决方法,可陆朝阳完成如此难度的突破,却只用了短短3年。

其实这已经是他连续第4次打破世界纪录了,不仅如此,此前令外国学者挠头的“多光子纠缠”问题的一系列记录,也都是出自陆朝阳的手笔。

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对于如此人才,英国学术界抛出了橄榄枝。事实上,这并不是他第一次被对方招募了,不过,相比于此前百万欧元年薪的承诺,英国这次提出的“福利”显然更加“诱人”。

今天就和大家聊聊,面对难以抵抗的诱惑,陆朝阳做出了怎样的选择?而他完成的8光子纠缠突破,又有着怎样的作用呢?

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1982年,陆朝阳出生在东阳一个农村家庭,虽说天资也比较聪明,但或许是因为贫困的缘故,他在很长一段时间里都缺乏自信。相比于和他年龄相仿的孩子,动辄就扎堆踢球,聚在一起,彼时的陆朝阳显得有些“孤僻”,经常一个人坐在水塘边,或研究地里的庄稼,或抓一些小鱼小虾解闷。

不过,陆朝阳的心思却远比其他男孩细腻,在与田间地头的动物打交道的过程中,他逐渐将注意力集中在了自然规律上,久而久之,便积累了不少疑惑。

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也正因如此,在进入小学后,带着问题学习的他迎来了成绩的“井喷”,在6年时间里,他一直牢牢把持着年级前五的名次,在这其中,他的科学课成绩尤其突出,在小学毕业时,他甚至已经自学了部分初中物理化学的内容。

1997年,陆朝阳考上了东阳中学,该高中一直是当地的重点学校,而他所在的实验班更是“精英云集”,不过,即便是在竞争如此激烈的环境中,陆朝阳依然出类拔萃。仅高一一年,他就先后获得了严济慈、王惕吾等多项奖学金,而在后来,他更是凭借实力,成为了全浙江省鼎鼎有名的学霸。

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有意思的是,相比于日后物理学家的身份,彼时陆朝阳最得意的科目却是数学,事实上,他本来的打算就是进入数学领域闯荡,至于物理,并没有一种“舍我其谁”的狂热。不过,1999年的一次报告会,可以说彻底改变了陆朝阳的人生方向。

当时,东阳中学请到了优秀毕业生潘建伟回母校做报告。潘建伟是国际知名的物理学家,而他研究的领域,则是在当时十分“新潮”的量子物理。简单科普一下,传统物理学大多都将视角集中在声光热等自然现象上,而量子物理则更多地将视角集中在,构成万物组成的基本粒子上。

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在这场报告中,潘建伟将全体学生都带进了五彩缤纷的微观层面,而在这其中,陆朝阳无疑是最为兴奋的,因为他从没想到,物理学竟然也这样绚烂多彩,就这样,他决定将量子物理作为奋斗一生的目标。

在此之后,陆朝阳也开始重新审视物理这门学科,其实在此之前,他的各方成绩已经十分拔尖了,但因兴趣使然,进入高三的他开始将大量时间用在物理自学上,因为数学功底出色,短短一个学期,他就通过自学,了解了很多大学物理的知识,而在2000年的高考中,他也凭借极为出色的成绩,直接进入了中科大的物理学院学习。

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不得不说,在进入大学后,因为没有了其他科目的“干扰”,陆朝阳也得以彻底在物理学道路上踩下油门。彼时的他算不上班级内天资最出众的,但却是对自己最“狠”的。相比于几乎住在图书馆,每天晚上都被工作人员用扫把赶出来,他将洗漱用具都拿到实验室的操作显然更加“疯狂”。

不过有句俗话叫“不疯魔不成活”,因为从小与自然界打过太多交道,培养出了极强的动手能力,所以在大学期间,陆朝阳的实验水平和其他同学拉开了极大的差距,无论是实验前的开题构想,还是实验中的实际操作,亦或是实验结束后的结果分析,他的水平甚至比起研究生都有过之而无不及。

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在大三时,陆朝阳就成为了校内的名人,当时的他不仅独立完成了许多论文,还以本科生的身份,与很多研究生共同完成了实验,当然,这些经历最终也都变成了养分,不断滋养着他心中的物理大树。

依靠着如此能力,2004年大学还没毕业时,陆朝阳就接到了保送通知,他得以前往合肥微尺度量子研究部攻读硕士。得到这个消息的他差点高兴地蹦起来,一方面,该实验室在当时,算是我国最前沿的物理实验室;另一方面,即将带领他的导师,正是将他引进量子学大门的潘建伟。

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也正因如此,大四毕业的那个暑假,陆朝阳回家仅整理了两天,就早早跑到了量子研究部,可他怎么也没想到,见到导师的第一面,一盆冷水就从自己的头上浇了下来。

原来,或许是刻意为之,也可能是为了突破物理学的瓶颈,总之,潘建伟给弟子的第一项任务,就是找到在光学平台上,操纵4个光子互相纠缠的能力。

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简单来说,可以把光子理解为自然界传递能量的载体,代表就是可见光,当然手机通讯用的电磁波也是,在微观层面上,光子就像传令员一般,让物质间产生信息交流。

而在对量子领域多年的观察中,人们发现只要两个基本粒子间产生过联系,那么他们发出的光子就会产生“纠缠”现象。在这其中,光子有一种基本性质——“旋转”,方向不是向左就是向右,而纠缠的本质就是,如果知道一个光子的旋转是向左,另一个光子无论在哪里,人们都能推断其旋转方向必然向右。

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换句话来说,光子间的这种纠缠现象传播的速度是瞬发的,也正因如此,该现象可以实现超光速通讯与量子计算。

不过,因为技术手段原因,现代科技很难准确观测出,一对光子中一个的旋转方向,而这也意味着,想要操纵光子就是天方夜谭。也正因如此,在量子力学诞生之初,哪怕是物理学巨头爱因斯坦,都直言人类想要逾越这一道鸿沟,根本是不可能的事。

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要知道,以上情况还只是针对2个光子间的问题,而陆朝阳刚一接手,就得摸清4个光子的规律,还得实行操纵。所以,当时全球的物理学界都认为,他们仅仅是在尝试罢了。

然而,就在2006年,陆朝阳凭借一篇实验成功的论文,不仅成功俘获了4枚保持在纠缠中的光子,更是研发出了一套判定工具,而这也意味着,凭借他的成果,人类已经将一只脚,真正的迈进了量子学领域的大门。

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凭借这次实验成果,陆朝阳也瞬间成为了全世界的名人,在2008年,剑桥大学的卡文迪许实验室也向他抛来了橄榄枝,除了博士攻读邀请之外,对方还为陆朝阳提供了全额奖学金,与此同时,英国政府也为他提供了奖金。

接下来发生的就是咱一开始聊到的,在接下来的10年间,陆朝阳不断对光子纠缠进行突破,2016年,他完成了操纵6个光子的实验,而在将近3年后的2018年7月,更是将操纵数量提高到了8个。

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那么,陆朝阳完成的突破,对于我们的生活来说又有着怎样的作用呢?相信几年前我国九章量子计算机的出现,无疑让人们眼前一亮,这其中就牵扯到了光子纠缠的问题。正因掌握了操纵8光子纠缠的技术,九章在单项问题的运算速度上,甚至是最强传统计算机“富岳”的100万亿倍,而这也意味着,通过陆朝阳的研究,我国也提前完成了量子计算领域的“量子霸权”。

也正因如此,就在陆朝阳的实验结果公布后,英国为其奉上了高达百万欧元的年薪,希望他能继续留在卡文迪许实验室,事实上,早在陆朝阳刚前往英国读博时,当地政府就已经为他开好了相关条件,并且承诺,只要留下来,就为其新建一座更为完善的实验室。

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要知道,对于一名科学家来说,薪资的高低或许并不在考虑范围内,而实验室的吸引力显然是巨大的,用“诱惑”来形容都不为过,然而,面对这样的情况,陆朝阳却表示,自己毕竟是中国人,是这片土地给予了他养分,因此,他也拒绝了对方的美意。

现如今,陆朝阳依旧奋战在量子领域的第一线,与此同时,他也回到了母校并成为了一名教授。不得不说,除了推动物理学的整体发展之外,陆朝阳也从未忘记作为科学家,教导年轻人的“责任”,而这或许正是他回报祖国的方式吧。

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