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中国学者首次获得埃伦费斯特量子基础最佳论文奖

时间: 2022年01月07日 | 作者: admin | 来源: 中国科学报
中国学者许振朋博士、南开大学教授陈景灵获奖



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图片来源:Pixabay


1月5日,奥地利科学院维也纳量子光学和量子信息研究所在其官网公布了2021埃伦费斯特量子基础最佳论文奖获奖名单。中国学者许振朋博士、南开大学教授陈景灵与德国锡根大学教授Gühne合作的论文Proof of the Peres Conjecture for Contextuality作为唯一一篇论文获得这一奖项。该论文成功地证明了关于最简Kochen-Specker (KS)定理的猜测,于2020年6月发表于《物理评论快报》。据悉,这是该奖项继2019、2020中断两年后首次颁发。


一般地,在经典逻辑中任何可能的问题在提出之前都有确定答案。然而,在量子物理中却并非如此。1967 年 Kochen 和 Specker 发现了一个著名的结果:如果假定物理系统上所有可能的测量都有确定的结果,则将导致矛盾。即,并非所有可以被提出的问题都有确定的答案。这种非经典的性质被称为量子互文性,该结果被称为KS定理。1996 年,Adan Cabello 及其合作者发现了一组只有18个测量的集合,是已知对KS定理的最简证明。2003 年,Asher Peres猜测这组测量是最简的。但很多学者们尝试证明或证否该猜想都未能成功。


在获奖论文中,德国和南开团队借助图论和优化等现代数学工具,首先找到了KS定理的最小 Greenberger-Horne-Zeilinger 型(GHZ 型)证明。寻找这样的证明并非只是一种智力游戏,相反,GHZ 型证明是量子互文在信息处理中带来优势的关键。更重要的是,作者证明KS定理的确至少需要18个测量。广泛地看,这项工作对最简洁非经典测量集合的刻画也有助于量子信息处理。


论文第一作者许振朋2013年至2018年于南开大学陈省身数学所理论物理室攻读博士学位,目前在德国洪堡基金会支持下在Gühne教授课题组做博士后。陈景灵为南开大学陈省身数学所理论物理室教授,研究方向为量子物理与量子信息。该项工作得到国家自然科学基金委的支持。


埃伦费斯特奖以奥地利著名物理学家保罗·埃伦费斯特(Paul Ehrenfest)命名。埃伦费斯特(1880-1933)与爱因斯坦、普朗克、洛伦兹是最先关注量子问题的物理学家,是量子力学开拓者之一,主要贡献有相变理论以及埃伦费斯特定理。他是爱因斯坦的挚友,也是爱因斯坦与玻尔多轮论战的调停人。该奖项授予当年之前5年中量子力学基础方向(理论和实验)最重要的论文。自 2015 年首次颁发以来,已有7篇论文获得埃伦费斯特奖,其中3篇分别发表于《自然》、《科学》、《自然通讯》,其他4篇均发表于《物理评论快报》。