Войти
| Антон Цайлингер | |
|---|---|
 фото: J. Godany (2011) | |
| Родился | (1945-05-20) 20 мая 1945 (возраст 75). Рид им Иннкрайс, Австрия |
| Национальность | Австриец |
| Известен как | Quantum телепортация. Тестовые эксперименты Белла. Эксперимент с тестером бомбы Элицура – Вайдмана. Штат Гринбергера – Хорна – Цайлингера. эксперимент в ГГц. Сверхплотное кодирование |
| Награды | Мемориальная награда Клопстега (2004). Медаль Исаака Ньютона (2007). Премия Вольфа по физике (2010) |
| Научная карьера | |
| Филдс | Физик |
| Учреждения | Венский университет. Мюнхенский технический университет. Венский технический университет. Массачусетский технологический институт. Collège de France. Мертон-колледж, Оксфорд |
| Советник доктора | Гельмут Раух |
| Докторанты | Пан Цзяньвэй. Томас Дженневейн |
Антон Цайлингер (немецкий: ; родился 20 мая 1945 г.) - австрийский квантовый физик, который в 2008 г. получил инаугурационную медаль Исаака Ньютона Института физики (Великобритания) за «его новаторский концептуальный и экспериментальный вклад в основы квантовой физики, которые стали краеугольным камнем для быстро развивающейся области квантовой информации ». Цайлингер профессор физики в Венском университете и старший научный сотрудник Института квантовой оптики и квантовой информации IQOQI в Австрийской академии наук.. Большая часть его исследований касается фундаментальных аспектов и приложений квантовой запутанности.
Антон Цайлингер родился в 1945 году в Австрии, работал в Техническом университете Вены и Университете Инсбрука. Он работал в качестве приглашенных в Массачусетском технологическом институте (MIT), в Университете Гумбольдта в Берлине, Мертон-колледже, Оксфорд и Collège de Франция (Chaire Internationale) в Париже. Награды Цайлингера включают премию Вольфа в области физики (2010), инаугурационную медаль Исаака Ньютона IOP (2007) и международную премию короля Фейсала. (2005). В 2005 году Антон Цайлингер был среди «10 человек, которые могут изменить мир», избранного британской газетой New Statesman. Он является членом семи научных академий. Антон Цайлингер в настоящее время является профессором физики Венского университета и старшим научным сотрудником Института квантовой оптики и квантовой информации при Австрийской академии наук, которому Президентством он был избран недавно. С 2006 года Цайлингер является заместителем председателя попечительского совета Австрийского института науки и технологий, амбициозного проекта, инициированного Цайлингером. В 2009 году он основал Международную академию Traunkirchen, которая занимается поддержкой одаренных студентов в области науки и техники. Он поклонник Путеводителя по галактике Дугласа Адамса, даже назвав свою парусную лодку 42.
Антон Цайлингер - пионер. в области квантовой информации и основ квантовой механики. Он впервые реализовал многие важные протоколы квантовой информации, в том числе квантовую телепортацию независимого кубита, обмен запутанностью (то есть телепортацию запутанного состояния), сверхплотное кодирование (которое был первым протоколом на основе запутанности, когда-либо реализованным в экспериментах), основанной на запутанности квантовой криптографии, односторонних квантовых вычислениях и слепых квантовых вычислениях. Его дальнейший вклад в экспериментальные и концептуальные основы квантовой механики включает многочастичную запутанность и материальную волну интерференцию от нейтронов через атомов в макромолекулы, такие как фуллерены.
Наиболее широко известна его первая реализация квантовой телепортации независимого кубита. Позже он расширил эту работу до разработки источника для свободного распространения телепортируемых кубитов и, совсем недавно, квантовой телепортации на 144 километра между двумя Канарскими островами. Квантовая телепортация - важнейшая концепция многих протоколов квантовой информации. Помимо своей роли в передаче квантовой информации, он также рассматривается как важный возможный механизм для создания ворот внутри квантовых компьютеров.
Смена запутанности - это телепортация запутанного состояния. После этого предложения замена запутанности была впервые экспериментально реализована группой Цайлингера в 1998 году. Недавно она была применена для проведения теста на замену запутанности с отложенным выбором. Обмен запутывания - важнейший компонент квантовых повторителей, которые, как ожидается, будут соединять квантовые компьютеры будущего.
Антон Цайлингер внес решающий вклад в открытие области многочастичной запутанности. В 1990 году он был первым, кто вместе с Гринбергером и Хорном работал над запутыванием более двух кубитов. Полученная в результате теорема GHZ (см. состояние Гринбергера – Хорна – Цайлингера ) является фундаментальной для квантовой физики, поскольку она обеспечивает наиболее сжатое противоречие между локальным реализмом и предсказаниями квантовой механики. Кроме того, государства GHZ открыли область многочастичной запутанности.
Удивительно, но многочастичные запутанные состояния демонстрируют качественно другие свойства по сравнению с двухчастичной запутанностью. В 1990-х годах основной целью исследований Цайлингера стало реализовать такие состояния GHZ в лаборатории, что потребовало разработки множества новых методов и инструментов.
Наконец, в 1999 году ему удалось предоставить первое экспериментальное свидетельство запутанности за пределами двух частиц, а также первый тест квантовой нелокальности для состояний GHZ. Он также был первым, кто осознал, что существуют разные классы многомерных запутанных состояний и предложил W-состояния. Сегодня многочастичные состояния стали важной рабочей лошадкой в квантовых вычислениях, и, таким образом, GHZ-состояния даже стали отдельной записью в коде PACS.
В 1996 году Антон Цайлингер со своей группой реализовал сверхплотное кодирование. Там можно закодировать в один кубит более одного классического бита информации. Это была первая реализация протокола квантовой информации с запутанным состоянием, когда можно достичь чего-то невозможного с помощью классической физики.
В 1998 году (опубликовано в 2000 году) его группа первой реализовала квантовую криптографию с запутанными фотонами. Группа Цайлингера в настоящее время также разрабатывает прототип квантовой криптографии в сотрудничестве с промышленностью.
Затем он также применил квантовую запутанность к оптическим квантовым вычислениям, где в 2005 году он выполнил первую реализацию односторонних квантовых вычислений. Это протокол, основанный на квантовом измерении, предложенный Knill, Laflamme и Milburn. Совсем недавно было показано, что односторонние квантовые вычисления могут использоваться для реализации слепых квантовых вычислений. Это решает проблему облачных вычислений, а именно то, что какой бы алгоритм ни использовал клиент на квантовом сервере, оператор сервера полностью не знает, то есть слепо.
Эксперименты Цайлингера и его группы по распределению запутанности на большие расстояния начались с квантовой связи и телепортации между лабораториями, расположенными на разных берегах реки, как в свободном пространстве, так и на основе волокна Дунай. Затем он был расширен на большие расстояния по городу Вена и более 144 км между двумя Канарскими островами, что привело к успешной демонстрации того, что квантовая связь со спутниками возможна. выполнимо. Его мечта - вывести источники запутанного света на спутник на орбите. Первый шаг был сделан во время эксперимента в итальянской обсерватории лазерного дальномера Матеры.
Вместе со своей группой Антон Цайлингер внес большой вклад в реализацию новых запутанных состояний. Источник для пар запутанных поляризацией фотонов, разработанный [de ], когда он был постдоком в группе Цайлингера, стал рабочей лошадкой во многих лабораториях по всему миру. Первая демонстрация запутывания орбитального углового момента фотонов открыла новую развивающуюся область исследований во многих лабораториях.
Цайлингер также заинтересован в распространении квантовой механики на макроскопическую область. В начале 1990-х он начал эксперименты в области атомной оптики. Он разработал ряд способов когерентного управления атомными пучками, многие из которых, такие как когерентный сдвиг энергии атомной волны Де Бройля при дифракции на модулированной во времени световой волне, стали краеугольными камнями современного ультрахолодного атома. эксперименты. В 1999 году Цайлингер отказался от атомной оптики для экспериментов с очень сложными и массивными макромолекулами - фуллеренами. Успешная демонстрация квантовой интерференции для этих молекул C 60 и C 70 в 1999 г. открыла очень активную область исследований. Ключевые результаты включают наиболее точное на сегодняшний день количественное исследование декогеренции тепловым излучением и атомными столкновениями, а также первое квантовое вмешательство сложных биологических макромолекул. Эту работу продолжает Маркус Арндт.
В 2005 году Цайлингер со своей группой снова начал новую область - квантовую физику механических кантилеверов. Группа была первой - в 2006 году вместе с работой Хайдмана в Париже и Киппенберга в Гархинге - экспериментально продемонстрировала самоохлаждение микрозеркала с помощью радиационного давления, то есть без обратной связи. Это явление можно рассматривать как следствие связи механической системы с высокой энтропией с полем излучения с низкой энтропией. Эта работа теперь независимо продолжается Маркусом Аспельмейером.
. Совсем недавно, используя состояния орбитального углового момента, он смог продемонстрировать запутанность углового момента до 300 ħ.
Программа фундаментальных проверок квантовой механики Цайлингера направлена на экспериментальную реализацию многих неклассических особенностей квантовой физики для отдельных систем. В 1998 году он провел последний тест неравенства Белла, закрывающий лазейку в коммуникации, используя сверхбыстрые генераторы случайных чисел. Совсем недавно его группа также реализовала первый эксперимент с неравенством Белла, реализующий условие свободы выбора, и совсем недавно они представили первую реализацию теста Белла без предположения о справедливой выборке для фотонов. Все эти эксперименты представляют не только фундаментальный интерес, но и важны для квантовой криптографии. Наконец-то реализация квантовой криптографии на основе запутывания без лазеек обычно считается абсолютно безопасной от любого подслушивания.
Среди дальнейших фундаментальных проверок, которые он выполнил, наиболее заметным является его проверка большого класса нелокальных реалистических теорий, предложенных Леггеттом. Группа теорий, исключенных этим экспериментом, может быть классифицирована как те, которые допускают разумное разделение ансамблей на суб-ансамбли. Это значительно превосходит теорему Белла. В то время как Белл показал, что теория, которая является одновременно локальной и реалистичной, расходится с квантовой механикой, Леггетт рассматривал нелокальные реалистичные теории, в которых предполагается, что отдельные фотоны несут поляризацию. Полученное неравенство Леггетта было показано, что оно нарушается в экспериментах группы Цайлингера.
Аналогичным образом его группа показала, что даже квантовые системы, в которых запутанность невозможна, демонстрируют неклассические особенности, которые нельзя объяснить базовыми неконтекстными распределениями вероятностей. Ожидается, что эти последние эксперименты также откроют новые пути для квантовой информации.
Самая ранняя работа Антона Цайлингера, возможно, наименее известна. Его работа по нейтронной интерферометрии послужила важной основой для его последующих исследовательских достижений. В составе группы научного руководителя Гельмута Рауха в Венском техническом университете Цайлингер участвовал в ряде экспериментов по нейтронной интерферометрии в Institut Laue– Ланжевен (ILL) в Гренобле. Его самый первый подобный эксперимент подтвердил фундаментальное предсказание квантовой механики - изменение знака спинорной фазы при вращении. За этим последовала первая экспериментальная реализация когерентной спиновой суперпозиции волн материи. Он продолжил свою работу в нейтронной интерферометрии в MIT с C.G. Шулл (лауреат Нобелевской премии ), уделяя особое внимание динамическим дифракционным эффектам нейтронов в идеальных кристаллах, которые возникают из-за многоволновой когерентной суперпозиции. По возвращении в Европу он создал интерферометр для очень холодных нейтронов, который предшествовал более поздним аналогичным экспериментам с атомами. Фундаментальные эксперименты включали в себя прецизионную проверку линейности квантовой механики и красивый эксперимент по дифракции с двумя щелями, в котором одновременно находился только один нейтрон. Фактически, в этом эксперименте, пока был зарегистрирован один нейтрон, следующий нейтрон все еще находился в своем урановом ядре, ожидая, когда произойдет деление.
Затем, будучи профессором Университета Инсбрука, Цайлингер начал эксперименты с запутанными фотонами, поскольку низкая фазовая плотность нейтронов, производимых реакторами, препятствовала их использованию в таких экспериментах. На протяжении всей своей карьеры, от Венского технического университета до Инсбрука и обратно до Венского университета, Цайлингер оказывал самое благоприятное влияние на работу своих коллег и конкурентов, всегда отмечая связи и расширения, которые необходимо исследовать, и неуклонно делясь замечаниями, которые улучшили область квантовой механики от фундаментальных до чисто прикладных работ.
Цитаты связаны с Антоном Цайлингером в Wikiquote