亚洲 a v无 码免 费 成 人 a v,性欧美videofree高清精品,新国产三级在线观看播放,少妇人妻偷人精品一区二区,天干天干天啪啪夜爽爽av

Peter Knight，現(xiàn)任英國帝國理工學(xué)院物理系高級研究員，英國國家量子技術(shù)計劃戰(zhàn)略顧問委員會主席，英國國家物理實驗室量子計量研究所主席。曾任英國帝國理工學(xué)院副校長，英國物理學(xué)會（IOP）主席（2011-2013），帝國理工學(xué)院管理委員會和理事會成員，他也是美國光學(xué)學(xué)會（Optica）的前任主席，Optica基金會的董事。由于在光物理方面的出色工作，2005年他在英國女王生日授勛名單上被封為爵士。

Peter Knight：20世紀(jì)60年代中期，當(dāng)我還是個學(xué)生，已經(jīng)開始思考現(xiàn)在稱之為量子光學(xué)的東西。量子光學(xué)在那時處于發(fā)展初期，當(dāng)量子性質(zhì)在光學(xué)實驗中顯現(xiàn)出來時，才開始呈現(xiàn)迅速發(fā)展的跡象。這一領(lǐng)域最初被稱為“量子電子學(xué)”，而“量子光學(xué)”則是被極少數(shù)關(guān)心光量子性質(zhì)的物理學(xué)家所使用的術(shù)語。

本科時，我就從事這方面的工作。像許多學(xué)生一樣，為了證明可以做一些原創(chuàng)性的工作，我選擇參與項目——研究光學(xué)泵浦。我對制作一個銫原子氣室，并監(jiān)測光泵浦過程中的所產(chǎn)生的相干瞬態(tài)這一過程很感興趣，但當(dāng)時我的工作是在射頻范圍內(nèi)，用非常簡單的實驗和儀器完成的。這些實驗都是用熱光源做的，而不是現(xiàn)在采用的可調(diào)諧激光器。

我發(fā)現(xiàn)量子光學(xué)非常迷人，也因為我當(dāng)時做這個實驗的儀器非常簡單，所以讓我有些飄飄然，自認為可以成為一個實驗物理學(xué)家。當(dāng)我開始攻讀博士學(xué)位，做的項目需要理論與實驗相結(jié)合時，我很快發(fā)現(xiàn)自己完全不能勝任實驗工作，實驗物理學(xué)家于我而言并不合適。當(dāng)我說“我最好還是轉(zhuǎn)做理論”時，實驗室的其他人可能都很高興。這段旅程是一個意外，盡管它很迷人。

于是，我的博士階段轉(zhuǎn)做理論，但在后來的工作中，我一直與身邊的實驗物理學(xué)家保持著非常密切的聯(lián)系，與杰出的實驗物理學(xué)家交流討論，同做實驗的同事一起工作。我想這在當(dāng)時的英國是不尋常的，因為通常理論學(xué)家和實驗學(xué)家在不同的院系。

取得博士學(xué)位后，我去了美國羅切斯特大學(xué)做博士后，與Joseph Eberly（前美國光學(xué)學(xué)會主席，國際著名量子光學(xué)專家）一起工作。我需要再強調(diào)一次，一個真正強大的理論學(xué)家，總是和實驗學(xué)家一起工作。我在Eberly的團隊中度過了美好的三年時光，與非常偉大的人一起工作，并且第一次真正理解了如何組建團隊，如何規(guī)劃長期的職業(yè)生涯。

我于1974年回到英國。當(dāng)時整個英國，對量子光學(xué)理論感興趣并開展相應(yīng)學(xué)術(shù)工作的人大概只有四五個。這是極少數(shù)人的興趣，但這確實令人興奮，因為進入一個新領(lǐng)域的體驗很美妙。當(dāng)時英國量子光學(xué)的領(lǐng)導(dǎo)者之一是埃塞克斯大學(xué)的Rodney Loudon（英國著名物理學(xué)家，《光量子理論》作者），同樣地，Rodney也與實驗學(xué)家密切合作，他對我的職業(yè)生涯有深刻影響。

期間我獲得了多種基金資助，讓我第一次擁有了研究生。我與美國導(dǎo)師一起共同指導(dǎo)研究生。這段經(jīng)歷給了我與真正有才華的人一起解決棘手問題的經(jīng)驗。獨自工作，你可以做一些事情；但是和一群志同道合的人一起工作，你可以做得更多、更好。

1979年，我加入帝國理工學(xué)院。我的研究小組擴大了，幾乎成了系里的一個子系，有很多做實驗的同事參與進來。在美國工作回到英國的經(jīng)歷讓我明白，科研活動是國際性的。在與世界各地研究者的合作中，我受益匪淺，我的團隊在最高產(chǎn)時變得非常國際化。我相信這對每個人來說都是很好的借鑒：和世界上最好的人一起工作，你可以做很多事情。

馬小松：您提到在上世紀(jì)70年代，在量子光學(xué)這一學(xué)科萌芽時介入并開始研究是美妙的。當(dāng)今，量子信息是新興技術(shù)，您對量子信息有什么看法？您認為我們現(xiàn)在處于這個領(lǐng)域的哪個階段？

Peter Knight：這真是個好問題。量子信息科學(xué)誕生于量子光學(xué)，科研工作者在量子光學(xué)領(lǐng)域進行了長期的、大量的基礎(chǔ)研究，量子計算、量子密碼等都是從基礎(chǔ)研究中產(chǎn)生的。實現(xiàn)這些東西需要花費相當(dāng)長的時間。在某些領(lǐng)域，我們?nèi)〉昧司薮蟮倪M步，但仍有一些難題需要解決。我認為我們已經(jīng)對很多物理現(xiàn)象非常接近并具有一定理解。雖然推廣這項技術(shù)才是真正的挑戰(zhàn)，但我們確實了解了許多事情。

全世界對量子計算有著極大的興趣。人們正在研制出色的原型機，我們看到中國潘建偉院士團隊最近成功實現(xiàn)了壓縮態(tài)玻色子采樣與超導(dǎo)芯片隨機線路采樣，取得了巨大的進步，證明了量子優(yōu)越性。

現(xiàn)在，也許只有我一個人在擔(dān)心吧，我不認為我們真的理解量子優(yōu)越性的起源。為什么我們能獲得量子效應(yīng)帶來的加速？量子優(yōu)越性的本源是什么？我們知道有量子糾纏、相干性、量子非局域性。但是，人們對量子計算的引擎知之甚少。是什么給了我們優(yōu)勢？我們有一種未知的力量，將為我們在信息技術(shù)方面帶來巨大的優(yōu)勢，但這種優(yōu)勢的起源仍有待探索。

所以，假設(shè)“我現(xiàn)在還是個學(xué)生，會如何選擇未來的研究方向”，我會回答：如果我重新開始，這是一個真正需要解決的大問題——我們知道它開始運轉(zhuǎn)了，但是為什么它會運轉(zhuǎn)呢？順便說一下，我很少對資助我們的政界說這句話。

在成熟的領(lǐng)域里，年輕的學(xué)生經(jīng)常有一種感覺，在這個已確立的學(xué)科中，年輕科學(xué)家想取得成就相當(dāng)困難，因為很多工作已經(jīng)做了，他們只能做一點點增量或優(yōu)化的工作。但在一門新學(xué)科中，你可以成為游戲規(guī)則的制定者，你可以提供革命性的觀點與方式。

新進入一個領(lǐng)域的研究者可以改變研究主題。我以前最著名的學(xué)生之一是Artur Ekert（牛津大學(xué)教授，榮獲2018/2019年度墨子量子獎）。在他博士生涯的最后幾個月，他提出了基于糾纏態(tài)的量子密碼學(xué)。事實上，我們關(guān)注量子關(guān)聯(lián)已經(jīng)有很長時間了。他在貝爾不等式方面做了大量的工作，所以他在博士學(xué)位即將結(jié)束時進行量子關(guān)聯(lián)的應(yīng)用研究是很自然的事情。

在一個新興領(lǐng)域，年輕人可以帶來多大的變革。比如牛津大學(xué)的Andrew Steane，他盡管不是我的學(xué)生，但我很了解他。在他早期的研究生涯中，他與別人共同發(fā)明了量子糾錯碼，這對目前大規(guī)模的量子計算非常重要。這就是為什么在量子信息科學(xué)領(lǐng)域，世界上最聰明的一些年輕人想要從事這方面的工作。這很吸引人，也有巨大的挑戰(zhàn)，但他們知道自己可以做出改變。

Peter Knight：現(xiàn)階段的一些物理進展仍然需要大量的工程研究。我們可以建立基于糾纏的量子通信，甚至可以像墨子號一樣，通過衛(wèi)星在光纖和自由空間中進行長距離量子通信。量子通信有巨大的潛力，信息安全的傳輸只是問題的一部分，我們必須能夠處理系統(tǒng)的整體安全性。我們需要通過真實儀器的安全性來證明，而不是理想化的儀器。這項工作仍然正在進行中，我們不想看到量子通信系統(tǒng)只在理論層面上是安全的，但在實際工程應(yīng)用中有缺陷。

我認為量子通信的實現(xiàn)和安全性方面還有很多工作需要進一步研究。但是看到像量子糾纏這樣奇特現(xiàn)象正在孕育一個新的行業(yè)，這是很奇妙的。我見過貝爾本人幾次，我想他會對這一切發(fā)展感到驚訝。貝爾實際上是一個偏實驗的物理學(xué)家。他的本職工作致力于加速器的設(shè)計，在職業(yè)生涯的大部分時間里是一名加速器科學(xué)家，基礎(chǔ)量子物理的理論研究工作是他的業(yè)余愛好。我猜他并沒有想到自己的工作會成為一個全新產(chǎn)業(yè)的基礎(chǔ)。

量子可以帶來變革，不僅僅是糾纏，還有相干性。畢竟，原子相干性是現(xiàn)代技術(shù)主要驅(qū)動力之一，是全球定位系統(tǒng)、星載原子鐘等的物理基礎(chǔ)。人們沒有意識到，在世界各地的導(dǎo)航和計時系統(tǒng)完全依賴于保持原子自旋相干性。當(dāng)人們說量子技術(shù)是一個尚未證明自己的新事物時，我總是提醒他們，我們已經(jīng)走了很長的路并取得了成功：全球定位系統(tǒng)依賴于量子相干性，對世界經(jīng)濟做出了巨大貢獻。

馬小松：我們討論了疊加、相干以及糾纏，這些是量子系統(tǒng)的主要特征，被應(yīng)用于這場新的量子革命。您認為還有未被發(fā)現(xiàn)的量子特征可能是有用的嗎？

Peter Knight：就有用性而言，我們開始理解局限在哪里、優(yōu)勢在哪里。我們已經(jīng)在電磁場探測、引力的量子傳感器領(lǐng)域看到了這一點。并且，這些技術(shù)發(fā)展迅速。我1967年開始從事光學(xué)泵浦相關(guān)研究，現(xiàn)在我們可以建造非常小的光泵浦系統(tǒng)并用于檢測大腦中的電磁信號，一個真正緊湊的傳感器，就像一個自行車頭盔，用于監(jiān)測大腦活動。這一領(lǐng)域的發(fā)展之一是在諾丁漢從事量子技術(shù)的研究者們，他們建造了一種大腦傳感器，已經(jīng)被醫(yī)院的外科醫(yī)生用于治療癲癇。這是一個監(jiān)視大腦活動的量子傳感器，被用來指導(dǎo)外科醫(yī)生的手術(shù)刀。真的太神奇了。

有了電磁傳感器，可以探測到其他東西。比如：在建設(shè)新建筑之前需要了解地基情況，哪里有隧道，哪里有空隙等，卻很難弄清楚地下是什么，為此，在土木工程上已經(jīng)浪費了大量的資金。但運用量子技術(shù)，一個可以測量重力差的量子干涉儀已經(jīng)可以告訴你地下是什么了。世界上有很多人正在建造測量地面基礎(chǔ)設(shè)施的冷原子干涉儀。這很有趣，我們可以繪制地下世界的地圖，而且不必花費數(shù)十億去挖掘道路，找出管道在哪里。單粒子干涉儀是量子物理最基礎(chǔ)的實驗之一，而我們正在用它來找出排水管在哪里——真是實用和未知的完美結(jié)合！

現(xiàn)在我們?nèi)匀辉谒伎家恍└A(chǔ)的事情，我們并沒搞清楚量子計算的力量來自于什么。在這個領(lǐng)域中所做的大部分工作都是建立在假設(shè)之上，即當(dāng)前對量子力學(xué)的認識是正確的，也就是疊加和線性。真的是這樣嗎？或者從非常靈敏的實驗中獲得證據(jù)，證明存在比已知線性量子力學(xué)疊加更多的東西嗎？人們開始思考這個問題，在世界各地，科研工作者開始研究如何利用量子技術(shù)的超高靈敏度，檢測我們是否真的了解所有的基本自然法則。而且我們向大眾承諾這會奏效。同樣，實驗的敏感性可以幫助探索基礎(chǔ)科學(xué)中的新事物。

馬小松：當(dāng)今量子光學(xué)領(lǐng)域的許多頂尖物理學(xué)家都來自您的團隊。能和我們分享一下您在指導(dǎo)和推動年輕科學(xué)家和學(xué)生的秘訣嗎？

在我職業(yè)生涯的早期階段，在展示獨立性中我確實受益匪淺。但當(dāng)我組建自己的團隊時，我已經(jīng)27歲了，是時候給年輕人獨立成長的機會，或許他們能夠改變這個領(lǐng)域。我一生中大部分時間是作為一名大學(xué)教授度過，老師的全部意義在于培養(yǎng)，鼓勵下一代學(xué)者，這是我們的工作。所以，讓最優(yōu)秀的人進來，給他們良好的機會，同時找到讓他們早日獨立的機制。這就是訣竅。尊重他們所能做出的貢獻，整個領(lǐng)域都會受益。不僅如此，還會有優(yōu)秀的人想和你一起工作。

我將隆重介紹我的一些學(xué)生，盡管他們可能會感到尷尬。我上面提到了Artur Ekert，Artur博士畢業(yè)后立即獲得了基金資助，開始獨立承擔(dān)工作。Stephen Barnett是我另一位非常聰明的學(xué)生，他也很快獲得了基金資助，現(xiàn)在是蘇格蘭皇家學(xué)會的研究教授。Barry Sanders是我的另一位學(xué)生，他在卡爾加里任教。

給年輕人一個展示個人學(xué)識與潛質(zhì)的機會真的很重要，他們蓬勃發(fā)展，這個領(lǐng)域蓬勃發(fā)展，兩者互相促進。我認為指導(dǎo)也很重要，我希望更多的人能更多地關(guān)注并指導(dǎo)學(xué)生，因為這才是這個領(lǐng)域真正有效發(fā)展的方式。我的學(xué)生，比如Vlatko Vedral，現(xiàn)在是牛津大學(xué)的教授；Myungshik Kim，是我在帝國理工學(xué)院的繼任者之一。他們中的許多人都做了非常杰出的工作。

Peter Knight：我們在量子光學(xué)和原子物理等領(lǐng)域有良好的科研背景，并得到了外界的認可。2010年前后，操縱和控制單個量子系統(tǒng)，并逐步應(yīng)用到具有工程重要性的事務(wù)上，是我們項目的重點。

那是一段令人興奮的時期，我們開始思考如何將量子科學(xué)轉(zhuǎn)變?yōu)榱孔蛹夹g(shù)。在英國，我們在該領(lǐng)域有真正的優(yōu)勢。但我們意識到，如果能把諸如工業(yè)、政府部門、大學(xué)等合作伙伴團結(jié)起來，可以做得更多。國家計劃可以讓每個人都參與其中。我們開始討論這個想法，設(shè)法從外界得到一些支持，促使這個項目成功。我們討論了很長時間，突然間這個項目被推動了。

我記得在2012-2013年，我們?yōu)檎鐚懥岁P(guān)于量子物理學(xué)能做什么的報告，報告篇幅很簡短，之后財政部長想要一份4頁的總結(jié)；然后首相說，能給我一份1頁的總結(jié)嗎？后續(xù)的進度非常迅速。2013年底，我們就獲得了2.7億英鎊的資金用于建設(shè)這個國家級項目，這在當(dāng)時是一大筆錢。我們又增加了其他內(nèi)容，第一個時期的投入總資金約5億，建設(shè)了與工業(yè)界合作的樞紐。我協(xié)助寫了一個五年資助的愿景，現(xiàn)在有大約10億資金支持項目。這意味著我們可能比其他人更早執(zhí)行交叉合作項目。

其他國家一直都有非常強大的量子科學(xué)項目，但協(xié)調(diào)量子科學(xué)的想法相對較新。量子科技吸引了不同領(lǐng)域的專家——工程師、計算機科學(xué)家、物理學(xué)家、政府人員等等。這真的很有趣。英國量子技術(shù)國家計劃聚焦量子傳感、量子通信、量子成像以及量子計算等領(lǐng)域，這幾大支柱也已經(jīng)成為世界范圍內(nèi)其他研究項目的主要發(fā)展方向。歐盟量子旗艦項目反映了這一點，美國的國家量子計劃（National Quantum Initiative，NQI）項目也反映了這一點，所以我認為我們的基本方向是對的。

Peter Knight：謝謝你能這樣說。正是整個量子技術(shù)領(lǐng)域的活力、熱情和興趣讓它變得有價值?？吹绞澜绺鞯卣诎l(fā)生的事情非常興奮。我記得當(dāng)我在羅切斯特大學(xué)做博士后時，我會和辦公室里的人一起吃午飯。我周圍辦公室的人有Emil Wolf（光物理學(xué)先驅(qū)，《光學(xué)原理》作者）, Leonard Mandel, Joseph Eberly以及Carlos Stroud（美國物理學(xué)家，量子光學(xué)領(lǐng)域先驅(qū)）。作為一名年輕的研究人員，接觸他們這樣的量子光學(xué)奠基人對我來說非常重要。這證明了科學(xué)知識是多么令人興奮，讓你想真正成為其中的一部分，一生都為之著迷。

量子光學(xué)中非常重要的實驗現(xiàn)象是Hong–Ou–Mandel干涉——雙光子以一種有趣的方式干涉。我第一次聽到這個概念是從它的發(fā)現(xiàn)者Leonard Mandel那里：如果你把兩個相同的光子放入分束器，它們會從分束器的一端輸出，而不是一個光子從一端、另一個光子從另外一端輸出。午餐桌上的其他人問這是真的嗎？當(dāng)聽到這些令人驚嘆的事情時，那真是太棒了。這就是為什么應(yīng)該做科學(xué)，這是每個人文化體驗的一部分，對新的發(fā)展感到驚訝。

讓我用一個門生的例子來結(jié)束今天的采訪，我只能部分地聲稱他是我的門生，因為他不是我的學(xué)生，他和我一起做過一段時間的博士后，后來成為了教授。他就是Terry Rudolph。

Terry是量子計算公司PsiQuantum的創(chuàng)始人之一，對基礎(chǔ)科學(xué)做了一些極具前瞻性的思考。PsiQuantum公司最近進行了一次重大融資，就在兩周前，納斯達克對其估值為31.5億美元。誰會想到他仍然在撰寫精彩的基礎(chǔ)科學(xué)論文，同時，作為理論家與 Jeremy O'Brien和Pete Shadbolt等人領(lǐng)導(dǎo)著實驗工作，他們已經(jīng)用這種方式建造了一個量子引擎，現(xiàn)在價值30億美元。

Terry Rudolph研究基礎(chǔ)物理，建立了世界上最大的量子計算公司之一，那是一次驚人的旅程，但這建立在世界各地科學(xué)家數(shù)十年辛勤工作的基礎(chǔ)上。

Terry是英國人，但他是在澳大利亞和馬拉維長大的。Jeremy O'Brien是澳大利亞人。這種集體合作的能力，讓世界上最好的人和我們一起工作的能力，真的很有趣。中國有潘建偉和他的團隊，在實現(xiàn)大規(guī)模量子網(wǎng)絡(luò)和實現(xiàn)量子計算優(yōu)越性方面取得了世界級的成果。世界各地的科學(xué)領(lǐng)導(dǎo)者正在改變?nèi)祟悺?/span>

注：英文已全文刊登于Advanced Photonics 2021年，歡迎點擊閱讀原文查看。

制版編輯 | Morgan