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    科學家進校園:神奇的量子世界之旅

    新聞

    2023 年 09 月 28 日

    18 : 21

    量子力學自上世紀誕生以來,催生了晶體管、鐳射、原子鐘等重大發明,引發「第一次量子革命」。

     

    進入本世紀初,量子信息、量子計算、量子精密測量等新型技術的發展又帶來「第二次量子革命」。 2022年,瑞典皇家科學院將諾貝爾物理學獎授予法國物理學家Alain Aspect教授、美國物理學家John F. Clauser教授、奧地利物理學家Anton Zeilinger教授,以表彰他們在量子信息科學領域的先驅性工作。

     

    什麼是量子信息?它將如何革新傳統信息技術,改變我們的生活?在於9月25日舉行的「科創大講堂:量子信息科技飛躍」講座中,中國科學技術大學徐飛虎教授走進上海耀中浦東校區,耀中耀華同學們有機會在校園內同科學家近距離交流,探索神秘量子世界的廣闊想像空間。

    • 徐飛虎教授在量子通信、單光子成像等量子信息科學領域成就卓越,在Nature、Nature Photonics 等發表100餘篇期刊論文,並曾獲科學探索獎、國際量子技術青年科學家獎、《麻省理工科技評論》「35歲以下科技創新35人」等科學獎勵。

    講座中,徐教授追溯人類進化及通信技術發展歷史,引出人類如何交流資訊、如何處理信息以及如何保護信息安全這三大始終存在的問題。 儘管第一次量子革命推動了計算機、互聯網、手機等重大應用的誕生,但傳統資訊技術仍舊面臨矽晶體管物理極限、信息安全等挑戰。

     

    徐教授認為,經過一個多世紀的發展,量子物理恰恰能為這些難題提供解決方案。 他以深入淺出的方式向同學們介紹了量子疊加、量子糾纏、量子密鑰分發、量子隱形傳態等概念,包括「薛定諤的貓」這一著名思想實驗。

     

    活動視頻

    在此基礎上,他進一步分享了中國在量子通信應用領域的發展及突破,比如在著名量子物理學家潘建偉教授的帶領下研製,於2016年發射升空的世界首顆量子科學實驗衛星— 「墨子號」,為未來構建安全的衛星導航系統奠定了基礎。 值得一提的是,在去年香港科技創新教育聯盟舉辦的2022 「科創大講堂」 啟動儀式暨 「香港學校科學教育榮譽講師」聘用儀式上,潘建偉教授成為香港耀中科學教育榮譽講師。

     

    講座後半段,徐教授將同學們的視野帶往未來,介紹了量子互聯網、量子計算、量子計算與人工智慧結合等重要發展方向,並詳細介紹了他和團隊在非視域成像領域的研究,這一「隔牆觀物」的技術引得同學們發出讚歎。

     

    在講座最後,徐教授引用17世紀天文學家約翰尼斯.開普勒的一句話,「讓我們創造出能抵達天際的船隻和風帆吧,定有許多人無懼於茫茫曠野」,鼓勵學生們保持好奇,勇敢探索。

     

    約300名來自上海及浙江桐鄉的耀中耀華學生及教師現場參加了本次講座,香港耀中以及其他耀中耀華學校的師生們則觀看了講座直播。

     

    問答環節中,眾多同學踴躍提問。 上海耀中的學生問徐教授,如果能穿越時空見到愛因斯坦,他將同愛因斯坦說些什麼。 徐教授表示,愛因斯坦是量子力學的奠基人,若能見面,他將向愛因斯坦傳達量子力學給世界帶來的諸多改變。 此外,有同學就量子科技的未來發展進行提問。 來自臨港耀華的同學則向教授請教了自己對不確定性原理與波爾對應原理的疑問。

     

    香港會場的同學們同樣提出了十分深刻的問題。 有同學問及,徐教授有否預見未來人工智慧和量子計算的互動,以及人工智慧是否有潛力在量子計算機上有更快速的發展。 還有同學就不斷增長的國際合作詢問了徐教授的意見。 徐教授以個人經驗作分享,他表示,在未來的量子研究中,自己的團隊與中國科學家都會對科學研究開持開放態度,比如「墨子號」衛星發射後,中國科學家與德國、加拿大進行了廣泛深入的合作。 他相信,正是由於各國科學家之間的友好競爭,科學技術才得以不斷發展。

     

    耀中耀華教育網路未來教育部主管賀啟思博士(Dr Christopher Hurley)代表機構向徐教授致以謝意。 他表示,徐教授的分享啟迪了年輕學生們的思考,開拓了他們關於宇宙及現實的認知。 他鼓勵學生們以徐教授的講座為契機,思考自己如何行動,為世界帶來積極改變。

     

    活動結束后,徐教授表示,耀中耀華學生對未來世界充滿好奇心與興趣,有一些同學尤其對物理、對新的技術充滿好奇心,這點很難能可貴。

     

    「與科技結盟」,是耀中耀華的使命之一,我們致力培養學生對科技的探索熱情,積極為學生創造參與前沿科技探索的機會。 為此,耀中耀華教育網路與香港科技創新教育聯盟建立了長期的合作夥伴關係,支援學校的科創教育發展。

     

    通過「科創大講堂」活動,我們邀請知名科學家為學生開設科普講座,使學生近距離地走近科學家的工作,理解科學家精神,瞭解最前沿的科學研究成果與探究方法,增進科學探索的好奇心。