一场量子革命——陆朝阳教授访谈

光明的未来——陆朝阳教授表示，现在已经发现的许多应用，如量子密钥分发和一些量子算法，可能只是未来第二次量子革命的冰山一角。

我从高中时就对物理很感兴趣，1998年春节前，我们学校邀请潘建伟博士在电影院做了一次公共科学讲座。当时潘建伟所在的奥地利因斯布鲁克大学Anton Zeilinger课题组刚刚完成了国际上首次量子隐形传态实验。讲座非常生动有趣，在我们高中生听来甚至有些疯狂。

但研究物理对您来说是非常有趣的？

是的。之后我进入中国科学技术大学物理系，并加入了潘教授的课题组，在那里研究了一系列有趣的课题，如六光子纠缠、任意子的量子模拟和量子逻辑门的隐形传态。2008年初，我到英国剑桥大学卡文迪许实验室攻读博士学位，之后于2011年初又回到了中国科学技术大学潘建伟团队。

您目前在从事哪方面的研究？

在过去的几年里，我和我的同事们一直专注为“玻色采样” ——一种特殊的量子计算模型——开发可扩展的量子光源。我目前的研究兴趣涵盖了从基础问题的研究到新兴的量子技术，如大规模量子纠缠、量子隐形传态和量子计算等。未来我还有兴趣探索新的领域，比如光镊和超导电路。

2015年，您和同事的研究——隐形传送一个光子的两个量子属性，被授予了《物理世界》年度突破奖，在此之后，您的研究进展如何？

我们取得了稳步的进展，例如，通过对量子自旋1系统进行“高维”隐形传态的首次实验演示，使量子隐形传态更加“完整”（Phys. Rev. Lett. 123 070505）。我的同事们潘建伟、王建宇和彭承志等还利用“墨子号”实验卫星实现了从地面站到太空1400公里的量子隐形传态（Nature 549 70）。今年，我们和国家超级计算无锡中心合作，提出并演示了一种基于隐形传态的方法，可以有效地模拟随机量子电路，重新定义了“量子优势性”的极限（Phys. Rev. Lett. 124 080502）。

今年的新冠肺炎疫情对您的工作有什么影响？您的实验室现在已经重新投入研究工作了吗？

当新冠肺炎疫情爆发时，学生们都已经回家过春节了。在疫情严重的时候，中国人民表现出了非凡的凝聚力。感谢医务人员的无私奉献和中国政府采取的有力措施，使疫情在短时间内就得到了有效地控制。大概五月份开始，研究生们已经逐步、有组织地返回校园。据我所知，中科大没有一个学生或教职员工受到新冠肺炎病毒的感染。

作为今年10月份Quantum 2020的会议主席，您对此次在线大会有什么期待？

Quantum 2020旨在将国际量子学界的学者们汇集在一起，学习、分享和探讨新兴研究领域的合作。这次会议由中国科技大学、中国物理学会、英国物理学会和IOP出版社共同举办。大会将在10月19日至22日举行，历时四天。

本次在线大会将汇集来自世界各地的大学、行业领域以及政府的早期研究人员和资深专家。届时，将有超过30位来自领域内的世界顶尖学者受邀演讲，大会还将举办两个互动性非常强的特别座谈会，探讨工业界及全球量子技术领域方面的重大举措。

由于新冠肺炎疫情的影响，此次大会目前转成了线上举办。目前会议组织情况如何？

我们从去年年底就开始筹办Quantum 2020。最初的计划是在中科大上海研究院举办会议。但受到新冠肺炎疫情的影响，于今年三月份我建议将其转为在线会议。组织在线会议是一次全新的体验，受惠于顾问委员会和量子学界团体的帮助，目前会议进展顺利。在线会议在时间和效率方面具备一定的优势，使得更多真正有兴趣的报告人和座谈会成员能够参与进来。我们非常期待这样高质量并兼顾多样性的大会议程。

会议在线上举办有什么优势吗？

我相信在新冠肺炎疫情之后，线上会议仍将在学界发挥重要的作用。我们预计，在线会议将为参会者带来多方面的好处，包括提高可访问性、降低成本和干扰，以及减少旅行产生的碳排放。

这次大会将为学界带来哪些好处？

我们计划与中国物理学会合作，翻译部分大会及受邀演讲的内容，以提高量子物理和量子技术在国内的认知度。此外，为了鼓励量子信息科学研究领域的早期职业研究人员的创新潜力，Quantum 2020将设立面向青年科学家的新的国际奖项（参阅会议网站：ioppublishing.org/quantum-2020）。我们期待这些奖项将与领域内其他备受瞩目的奖项互为补益并一起服务于社会，如墨子量子科技基金会颁发的墨子量子奖、QCMC国际大会颁发的两年一度的国际量子通信奖以及美国物理学会颁发的量子计算领域的Rolf Landauer and Charles H Bennett奖。

量子计算领域最近的发展比较迅速，您如何看待该领域的未来发展？

科学家们已经在主动精确操纵基本粒子方面取得了长足的进步，不断地突破着物理学的边界。这些努力不仅会加深我们对基础物理学的理解，还能让我们有机会见识到基础科学突破带来的令人难以置信的潜力。在不久的将来，控制并使数千甚至数百万个量子比特纠缠的技术或将成为现实。量子模拟器和量子计算机将成为物理学家、化学家和工程师在材料应用和药物设计方面的重要工具。未来可能还会出现更多目前我们还无法预测的惊喜。

您对量子技术的未来发展最期待什么？

我们目前正处于第二次量子革命。量子叠加和纠缠的新原理为传统通信、计算和精密测量的技术革新升级提供了一条全新的途径。量子计算机与经典计算机之间的比较就像激光与灯泡。量子计算机的发展或将遵循与激光相似的发展轨迹，最初作为实验室内的实用工具，之后才在许多不同领域中获得应用。从激光发展历史给我们的启发来猜测，我们现在已经发现的许多应用，例如量子密钥分发和一些量子算法，都可能只是未来第二次量子革命的冰山一角。

随着越来越多国家推进量子技术的发展，是否将带来更多的合作或是竞争？

量子技术在得到广泛应用之前还有很长的路要走。因此，国际合作和开放交流势在必行。就像我们需要紧密合作来共同对抗新冠肺炎疫情一样，量子技术也适用于所有人，而不仅仅是某一个国家。量子研究的潜在成果，如解决能源问题、开发新材料和新药物，也将惠及所有人。疾病是没有边界的，科学研究也是如此。

物理世界

《物理世界》（Physics World)杂志旨在帮助从事学术和产业研究的研究人员了解物理领域及跨学科领域的最新突破。目前杂志涵盖了医学物理学、材料科学、环境与能源等多个学科领域的主题。