撰文 | 知識分子
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北京時間12月10日晚，“墨子量子科技基金會” 宣佈，2020年度 “墨子量子獎” 授予量子精密測量領域三位科學家，他們分別是美國新墨西哥大學教授卡爾頓·凱夫斯（Carlton Caves），日本東京大學教授香取秀俊（Hidetoshi Katori）和美國科羅拉多大學博爾德分校教授葉軍（Jun Ye）。每位得主將獲得125萬元（稅後約15萬美元）的獎金和一枚金牌。
受新冠疫情影響，此次新聞發佈會在線上舉行，由中國科學技術大學教授潘建偉主持，評審委員會主席、中國科學院前院長白春禮，評審委員會委員、奧地利理論物理學家彼得·佐勒（Peter Zoller）等在新聞發佈會上祝賀了獲獎者，並就獲獎人的工作做了科普介紹。
“今年的獲獎者真正代表了量子技術的發展，也代表著我們有堅實的基礎科學和實際應用。” 佐勒在當晚的新聞發佈會上說。
三位獲獎人的研究領域均為量子精密測量。量子精密測量是指通過提出新的物理原理和製造精密儀器來測量基本物理量，如活細胞內部的微小結構，化學反應的動力學，光的頻率，干涉儀的相位等。
“它能回答的問題之一是，自然界中的常量是否隨時間變化？”佐勒說，“實話說，我們還沒有發現。但這些正在建造中的原子鐘也許可以進入這樣一個領域，可以問這些問題。一旦我們找到肯定的答案，物理定律就可能要被改寫。”
今年70歲的卡爾頓·凱夫斯是新墨西哥大學的名譽教授和物理與天文學特聘教授，他因其在量子精密測量及量子信息理論方面的基礎性工作受到獎勵，尤其是在闡明干涉儀中的基本噪聲及其在壓縮狀態下的抑制作用方面的工作。
20世紀80年代初期，凱夫斯第一個證明干涉測量法中的基本噪聲來自真空進入干涉儀未使用的端口，並發現通過壓縮真空代替真空來減少噪聲，提高幹涉儀的靈敏度 [1]。
2020年度墨子量子獎得主、美國墨西哥大學教授Carlton Caves
圖源：CMCaves, CC BY-SA 4.0 , via Wikimedia Commons
凱夫斯首先感謝了墨子量子科技基金會授予他這一獎項，“墨子量子獎得名於中國古代哲學家墨子，他的哲學強調內省、自我反省和真實，這正是我所珍視的價值觀，而且墨子教導人人平等，創新和傳統同樣寶貴。”另外，他也感謝了評審委員會，“這群傑出的科學家認可我的科學貢獻，讓我受寵若驚” 。[2]
凱夫斯說，量子精密測量是他和他的同事們投入一生的工作，過程並非總一帆風順。“有時候我們運氣好，其他人也覺得我們的研究重要且有意義；有些時候則走不通。”他說，“這就是一個科學研究者的日常。”但他認為，堅持自己感興趣的方向，和志趣相投的同事並肩戰鬥，最終取得發現的喜悅是無可比擬的。
凱夫斯一家都是科學家，包括他的兩個孩子以及他們的配偶。卡夫說，他告訴孩子們自己獲獎的消息時，孩子們跟他開玩笑，“我們以為你剃頭留鬍子是因為疫情，原來是為了模仿墨子，好讓他們不得不給你頒獎”。凱夫斯的兒子和女兒也在線參加了此次新聞發佈會。
香取秀俊和葉軍則憑藉他們在量子精密測量方面的突破性成就獲獎，特別是在開發極其穩定和精確的光學原子鐘方面的成就。
2020年度墨子量子獎得主、東京大學教授Hidetoshi Katori
圖源：https://www.jst.go.jp/erato/katori/erato_en/summary.html
香取秀俊回憶了20多年前開始尋找研究方向時遇到的困難和嘗試突破的努力。2011年，香取秀俊的研究小組造出了當時世界上精準度最高的原子鐘，其允許測量時間的精度達到小數點後17位數。[3]
他表示，做精密測量的想法，是在他於20世紀90年代在德國工作時，不斷追蹤前沿發展和思考可能研究方向的過程中產生的。近年來，香取秀俊則在思考如何將理論運用於實際，對社會做出更多直接貢獻。
“我認為從基礎研究到實際應用的循環對研究的可持續性非常重要，能夠激發未來更多的新的基礎研究。” 香取秀俊說。
2020年度墨子量子獎得主、美國科羅拉多大學教授葉軍
圖源：https://www.colorado.edu/physics/jun-ye
1967年出生於上海的葉軍是此次獲獎人中最年輕的學者。他在獲獎感言中表示，另外兩位獲獎人與他亦師亦友，他十分敬仰他們的工作，也感謝他們曾在交流中給他帶來的啟發。
葉軍本科畢業於上海交通大學，碩士畢業於美國新墨西哥大學，1997年在美國科羅拉多大學獲得物理學博士學位，並於1999年起執教於科羅拉多大學物理系，主要從事精密測量、多體量子物理、激光技術等領域的研究。1999年，年僅31歲的葉軍因在超高靈敏激光光譜、頻率計量和量子光學領域的先驅性工作獲得美國光學學會阿道夫隆獎章，之後相繼獲得美國物理學會拉比獎和拉姆西獎。葉軍為美國科學院院士和中國科學院外籍院士。
“我的導師約翰·霍爾（John Hall）曾經說過，享受（研究）還有錢賺，是多麼難以置信的好事”，葉軍說，“我覺得這正是做研究應該有的態度，我也真的非常享受科研。”
在墨子量子獎的新聞發佈會上，葉軍也向潘建偉團隊近期發佈的“九章”量子計算機工作表示祝賀。“量子科技正在經歷一個深刻的變革期，而這將會給人類社會帶來長遠的改變。”他說。
過去百年間，量子理論不僅顛覆了經典世界觀，也催生了半導體、原子能、核磁共振、激光、超導、巨磁阻等技術的應用，潘建偉將之稱為“第一次量子革命”。[4] 而今天，量子調控和量子信息技術的發展則可能成為能源、信息、材料和生命等領域創新的源泉，“第二次量子革命”或許正在路上。
關於墨子量子獎
為了推動量子信息科技的科學研究，特別是第二次量子革命的發展，中國民間企業家們捐資一億元，成立了“墨子量子科技基金會”。基金會設立了 “墨子量子獎”這一國際性科學獎項，通過廣泛邀請提名和國際專家評審，嚴格遴選和表彰全球範圍內在量子通信、量子模擬、量子計算和量子精密測量等領域做出傑出貢獻的科學家。
2019年4月，該獎宣佈了2018、2019年獲獎的12位獲獎者，每人獲得人民幣125萬元（稅後約15萬美元）的獎金。2018年度“墨子量子獎”授予量子計算領域，2019年則授予量子通信領域。這兩年的獎項都分為 “理論類” 和 “實驗類” 兩個類別。
參考資料：
[1]Caves, Carlton M. "Quantum-mechanical noise in an interferometer." Physical Review D 23, no. 8 (1981): 1693.
[2]http://news.unm.edu/news/unms-carlton-caves-awarded-micius-quantum-prize-2020
[3]Takamoto, Masao, Tetsushi Takano, and Hidetoshi Katori. "Frequency comparison of optical lattice clocks beyond the Dick limit." Nature Photonics 5, no. 5 (2011): 288-292.
[4]http://stcsm.sh.gov.cn/xwzx/kjzl/20201026/8c027be34d4849acb9a60df000e359ad.html
