叶军等三学者因量子精密测量获2020年度 “墨子量子奖”-知识分子的财新博客-财新网

撰文 | 知识分子

北京时间12月10日晚，“墨子量子科技基金会” 宣布，2020年度 “墨子量子奖” 授予量子精密测量领域三位科学家，他们分别是美国新墨西哥大学教授卡尔顿·凯夫斯（Carlton Caves），日本东京大学教授香取秀俊（Hidetoshi Katori）和美国科罗拉多大学博尔德分校教授叶军（Jun Ye）。每位得主将获得125万元（税后约15万美元）的奖金和一枚金牌。

受新冠疫情影响，此次新闻发布会在线上举行，由中国科学技术大学教授潘建伟主持，评审委员会主席、中国科学院前院长白春礼，评审委员会委员、奥地利理论物理学家彼得·佐勒（Peter Zoller）等在新闻发布会上祝贺了获奖者，并就获奖人的工作做了科普介绍。

“今年的获奖者真正代表了量子技术的发展，也代表着我们有坚实的基础科学和实际应用。” 佐勒在当晚的新闻发布会上说。

三位获奖人的研究领域均为量子精密测量。量子精密测量是指通过提出新的物理原理和制造精密仪器来测量基本物理量，如活细胞内部的微小结构，化学反应的动力学，光的频率，干涉仪的相位等。

“它能回答的问题之一是，自然界中的常量是否随时间变化？”佐勒说，“实话说，我们还没有发现。但这些正在建造中的原子钟也许可以进入这样一个领域，可以问这些问题。一旦我们找到肯定的答案，物理定律就可能要被改写。”

今年70岁的卡尔顿·凯夫斯是新墨西哥大学的名誉教授和物理与天文学特聘教授，他因其在量子精密测量及量子信息理论方面的基础性工作受到奖励，尤其是在阐明干涉仪中的基本噪声及其在压缩状态下的抑制作用方面的工作。

20世纪80年代初期，凯夫斯第一个证明干涉测量法中的基本噪声来自真空进入干涉仪未使用的端口，并发现通过压缩真空代替真空来减少噪声，提高干涉仪的灵敏度 [1]。

2020年度墨子量子奖得主、美国墨西哥大学教授Carlton Caves

图源：CMCaves, CC BY-SA 4.0 , via Wikimedia Commons

凯夫斯首先感谢了墨子量子科技基金会授予他这一奖项，“墨子量子奖得名于中国古代哲学家墨子，他的哲学强调内省、自我反省和真实，这正是我所珍视的价值观，而且墨子教导人人平等，创新和传统同样宝贵。”另外，他也感谢了评审委员会，“这群杰出的科学家认可我的科学贡献，让我受宠若惊” 。[2]

凯夫斯说，量子精密测量是他和他的同事们投入一生的工作，过程并非总一帆风顺。“有时候我们运气好，其他人也觉得我们的研究重要且有意义；有些时候则走不通。”他说，“这就是一个科学研究者的日常。”但他认为，坚持自己感兴趣的方向，和志趣相投的同事并肩战斗，最终取得发现的喜悦是无可比拟的。

凯夫斯一家都是科学家，包括他的两个孩子以及他们的配偶。卡夫说，他告诉孩子们自己获奖的消息时，孩子们跟他开玩笑，“我们以为你剃头留胡子是因为疫情，原来是为了模仿墨子，好让他们不得不给你颁奖”。凯夫斯的儿子和女儿也在线参加了此次新闻发布会。

香取秀俊和叶军则凭借他们在量子精密测量方面的突破性成就获奖，特别是在开发极其稳定和精确的光学原子钟方面的成就。

2020年度墨子量子奖得主、东京大学教授Hidetoshi Katori

图源：https://www.jst.go.jp/erato/katori/erato_en/summary.html

香取秀俊回忆了20多年前开始寻找研究方向时遇到的困难和尝试突破的努力。2011年，香取秀俊的研究小组造出了当时世界上精准度最高的原子钟，其允许测量时间的精度达到小数点后17位数。[3]

他表示，做精密测量的想法，是在他于20世纪90年代在德国工作时，不断追踪前沿发展和思考可能研究方向的过程中产生的。近年来，香取秀俊则在思考如何将理论运用于实际，对社会做出更多直接贡献。

“我认为从基础研究到实际应用的循环对研究的可持续性非常重要，能够激发未来更多的新的基础研究。” 香取秀俊说。

2020年度墨子量子奖得主、美国科罗拉多大学教授叶军

图源：https://www.colorado.edu/physics/jun-ye

1967年出生于上海的叶军是此次获奖人中最年轻的学者。他在获奖感言中表示，另外两位获奖人与他亦师亦友，他十分敬仰他们的工作，也感谢他们曾在交流中给他带来的启发。

叶军本科毕业于上海交通大学，硕士毕业于美国新墨西哥大学，1997年在美国科罗拉多大学获得物理学博士学位，并于1999年起执教于科罗拉多大学物理系，主要从事精密测量、多体量子物理、激光技术等领域的研究。1999年，年仅31岁的叶军因在超高灵敏激光光谱、频率计量和量子光学领域的先驱性工作获得美国光学学会阿道夫隆奖章，之后相继获得美国物理学会拉比奖和拉姆西奖。叶军为美国科学院院士和中国科学院外籍院士。

“我的导师约翰·霍尔（John Hall）曾经说过，享受（研究）还有钱赚，是多么难以置信的好事”，叶军说，“我觉得这正是做研究应该有的态度，我也真的非常享受科研。”

在墨子量子奖的新闻发布会上，叶军也向潘建伟团队近期发布的“九章”量子计算机工作表示祝贺。“量子科技正在经历一个深刻的变革期，而这将会给人类社会带来长远的改变。”他说。

过去百年间，量子理论不仅颠覆了经典世界观，也催生了半导体、原子能、核磁共振、激光、超导、巨磁阻等技术的应用，潘建伟将之称为“第一次量子革命”。[4] 而今天，量子调控和量子信息技术的发展则可能成为能源、信息、材料和生命等领域创新的源泉，“第二次量子革命”或许正在路上。

关于墨子量子奖

为了推动量子信息科技的科学研究，特别是第二次量子革命的发展，中国民间企业家们捐资一亿元，成立了“墨子量子科技基金会”。基金会设立了 “墨子量子奖”这一国际性科学奖项，通过广泛邀请提名和国际专家评审，严格遴选和表彰全球范围内在量子通信、量子模拟、量子计算和量子精密测量等领域做出杰出贡献的科学家。

2019年4月，该奖宣布了2018、2019年获奖的12位获奖者，每人获得人民币125万元（税后约15万美元）的奖金。2018年度“墨子量子奖”授予量子计算领域，2019年则授予量子通信领域。这两年的奖项都分为 “理论类” 和 “实验类” 两个类别。

参考资料：

[1]Caves, Carlton M. "Quantum-mechanical noise in an interferometer." Physical Review D 23, no. 8 (1981): 1693.

[2]http://news.unm.edu/news/unms-carlton-caves-awarded-micius-quantum-prize-2020

[3]Takamoto, Masao, Tetsushi Takano, and Hidetoshi Katori. "Frequency comparison of optical lattice clocks beyond the Dick limit." Nature Photonics 5, no. 5 (2011): 288-292.

[4]http://stcsm.sh.gov.cn/xwzx/kjzl/20201026/8c027be34d4849acb9a60df000e359ad.html

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