量子纠缠与光子:从阿斯佩克特到西拉克,那些定义了该领域的科学家们
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今天是父亲节。在量子光子学领域,至少有两位物理学家正与女儿们一同庆祝这一天,他们不仅荣获国际奖项,更通过数十年的实验重新定义了我们对光的理解:阿兰·阿斯佩克特(Alain Aspect)和胡安·伊格纳西奥·西拉克(Juan Ignacio Cirac)。一位是法国人,另一位是西班牙人。他们都是父亲。两人都以不同程度促成了我们今天所知的量子光子计算技术的诞生。
阿兰·阿斯佩克特:那位证明爱因斯坦(部分)错误的科学家

阿兰·阿斯佩特已婚,有两个孩子和七个孙辈。但在科学界,他的“家庭”要庞大得多。整整一代欧洲量子物理学家都是在他的影响下成长起来的。
1981年,他首次通过实验证实了量子纠缠现象,成功使相距12米处的两个光子产生了纠缠。该实验终结了爱因斯坦与玻尔关于量子力学完备性观点之间长达数十年的争论,并为他本人所称的“第二次量子革命”——即量子计算、光子密码学和量子网络时代——打开了大门。
2022年,他因这项关于光子纠缠的开创性工作,与安东·蔡林格和约翰·克劳瑟共同荣获诺贝尔物理学奖。目前,他是法国国家科学研究中心(CNRS)的名誉研究主任,并担任巴黎-萨克雷大学光学研究所研究生院的教授。
它留下了怎样的技术遗产?
Aspect实验室的实验确立了基于偏振光子的贝尔测试实验的标准实验协议。其研究成果构成了当今量子密钥分发(QKD)系统和安全量子通信协议的经验基础。
胡安·伊格纳西奥·西拉克:这位西班牙物理学家构思出了如何建造一台量子计算机

西拉克在高中最后一年(COU)结识了妻子,两人于1991年结婚,不久后迎来了长女艾丽西亚;1995年,次女索菲亚出生。如今,随着两个女儿已成年,他依然是全球量子计算与量子光学领域最活跃、被引用次数最多的研究人员之一。
他出生于曼雷萨,在马德里康普顿斯大学获得物理学学士学位,并于1991年取得光学领域的博士学位。他职业生涯的转折点出现在1994年,当时他在科罗拉多州博尔德市参加的一次会议上,目睹了量子系统能够破解任何经典加密算法的演示。随后,他与合作者彼得·佐勒共同构思了如何构建第一台量子计算机。这项工作如今被视为该领域的奠基性论文之一。
自2001年起,他担任位于德国加兴的马克斯·普朗克量子光学研究所理论部的负责人,并于2025年因在量子纠缠、量子隐形传态及投影态方面的贡献,荣获西班牙国家研究委员会(CSIC)科学卓越奖章。
他与西班牙及光子学生态系统的渊源
西拉克积极参与了巴塞罗那光子科学研究所(ICFO)的创建,巩固了西班牙在这个战略领域中的地位。如今,ICFO已成为集成量子光子学领域的全球标杆机构之一,其研究团队活跃于单光子源、量子通信和硅光子学等领域。他对西班牙光子学研究生态系统的影响是直接且显著的。
潘建伟:中国“量子之父”

2017年,《自然》杂志将其列入年度“对科学影响最大的十人”名单,并称其为“量子之父”。他是位于合肥的中国科学技术大学(USTC)的教授,可能是全球范围内在应用量子光子学领域最具影响力的现役研究人员。
潘建伟领导研制了全球首颗量子卫星“墨子号”,该卫星于2017年利用编码在量子态光子中的加密密钥,实现了维也纳与北京之间完全安全的视频会议。潘建伟曾在维也纳师从安东·蔡林格(Anton Zeilinger)攻读博士学位,随后回到中国推广这些技术。两人之间的关系,正是量子光子学如何跨越国界、在不同实验室间代代相传的最为鲜明的例证之一。
对集成光子学的重要性
潘在多光子纠缠和卫星量子通信方面的工作,对长距离光子网络的设计具有直接意义。他的实验确立了任何光子芯片架构若要集成到未来的全球量子网络中,必须满足的相干性和保真度要求。
安东·蔡林格:培养大师的大师

维也纳大学名誉教授安东·蔡林格(Anton Zeilinger)凭借其在量子纠缠方面的理论与实验研究,成为量子力学领域的先驱,并于1997年首次实现了量子隐形传态。
他对该领域的影响远不止于自身的实验:他曾指导潘建伟(Jian-Wei Pan)完成博士论文,而潘建伟是当今世界量子光子学领域最具影响力的研究者之一。2022年,他与阿斯佩克特(Aspect)和克劳泽(Clauser)共同因关于纠缠光子的实验而荣获诺贝尔物理学奖,该实验证实了贝尔不等式的违背。
就科学遗产而言,泽林格或许是该领域最能体现“学术父子”这一理念的人物:他的学生和合作者如今正领导着全球最重要的量子光子学实验室。
建立在传承之上的领域
量子光子学在某种程度上是一个传承的故事。泽林格培养了潘。阿斯佩特启发了一代法国量子物理学家。克劳泽1972年的实验为阿斯佩特1981年的实验铺平了道路,而后者又使潘2017年的实验成为可能。
在这个父亲节,这条科学传承的链条或许是最有力的论据,让我们明白为何量子光子学不仅仅是一门技术:它更是文化、传承与时间的交织。





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