“量子鬼才”的量子人生

作者: Takeko

来源: 原理

发布日期: 2021-05-14

文章讲述了一位名为朝阳的量子物理学家从高中时期对量子物理产生兴趣,到成为中国科学技术大学潘建伟团队的一员,最终在量子计算领域取得重大突破的历程。

现在是1982年底,在山清水秀的浙江东阳画水镇陆秀村,你呱呱坠地。父母给你取名朝阳。你一直是“别人家的孩子”,这离不开天赋,更少不了刻苦。1997年,你以优异的成绩考入浙江东阳中学。这所学校不仅是当地的重点中学,还走出过严济慈等多位院士。然而一个更偶然的巧合,甚至可能改变了你日后的人生道路。就在你入学没多久后,学校邀请到一位校友,回到东阳进行一场有关量子物理的科普讲座。

正是这次讲座的机缘巧合,为你推开了一扇通往量子世界的大门。对于一位高中生来说,量子世界充满了不可思议和疯狂,尽管你当时还无法完全理解,但潘建伟老师的讲述仍然给了你一个绝佳的机会窥见了这个奇妙新世界的一隅。2000年,你以优异的成绩考入中国科学技术大学。最初机缘巧合之下,你进入了化学院。但你后来发现,化学似乎不是你想学的。差不多在同一时期,潘建伟老师正开始逐步在中科大组建自己的量子物理实验室。

在即将选择硕士方向时,你最终选择加入潘建伟团队,开始修习量子物理的“武林秘籍”。就在硕士一年级时,你便被委以重任。在量子力学的世界中,一种最具代表性的现象被称为量子纠缠,爱因斯坦称之为“鬼魅般的超距作用”。可以这么简单理解,“纠缠”的量子就像是被悄悄地“连接”在了一起,即使你把一个粒子放在地球上,另一个粒子送去银河系之外,它们彼此之间仍然可以保持联系,并且瞬间共享它们的某些状态。

量子纠缠指的是,处于纠缠的两个粒子,无论相距多么遥远,只要知道其中一个粒子的状态,就能立马知道另一个粒子的状态。而当时,你的任务就是需要在光学实验平台上制备出六光子纠缠态。起初,实验进行得很顺利,但折腾了一年多之后,你被一个大关卡难住了。几个月之后仍然进展甚微。作为一名初出茅庐的研究生,你难免有些灰心丧气。你在实验室投入了更多时间,从失败中不断思考和进步。

最终,你和团队克服了重重困难,不仅成功地制备了六光子纠缠态,并且在同一个实验装置中巧妙地实现了可以直接用于量子计算的更紧密的一种纠缠态(也就是“簇态”)。这项研究最终于2007年发表,成为当时光量子计算领域最先进的实验工作。从那时起,你四次刷新并至今保持着光子纠缠的世界纪录。

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