2022年1月5日,繼2019、2020中斷兩年后,奧地利科學(xué)院維也納量子光學(xué)和量子信息研究所在其官網(wǎng)公布了2021埃倫費(fèi)斯特量子基礎(chǔ)最佳論文獎(jiǎng)獲獎(jiǎng)名單。中國學(xué)者許振朋博士、南開大學(xué)教授陳景靈與德國錫根大學(xué)教授Gühne合作的論文“Proof of the Peres Conjecture for Contextuality”作為唯一一篇論文獲得這一獎(jiǎng)項(xiàng)。該論文成功地證明了關(guān)于最簡Kochen-Specker(KS)定理的猜測,于2020年6月發(fā)表于《物理評論快報(bào)》。
一般地,在經(jīng)典邏輯中任何可能的問題在提出之前都有確定答案。然而,在量子物理中卻并非如此。1967年Kochen和Specker發(fā)現(xiàn)了一個(gè)著名的結(jié)果:如果假定物理系統(tǒng)上所有可能的測量都有確定的結(jié)果,則將導(dǎo)致矛盾。即并非所有可以被提出的問題都有確定的答案。這種非經(jīng)典的性質(zhì)被稱為量子互文性,該結(jié)果被稱為KS定理。1996年,Adan Cabell及其合作者發(fā)現(xiàn)了一組只有18個(gè)測量的集合,是已知對KS定理的最簡證明。2003年,Asher Peres猜測這組測量是最簡的。但很多學(xué)者嘗試證明或證否該猜想都未能成功。
在獲獎(jiǎng)?wù)撐闹校瑢ふ疫@樣的證明并非只是一種智力游戲,相反,GHZ型證明是量子互文在信息處理中帶來優(yōu)勢的關(guān)鍵。更重要的是,作者證明KS定理的確至少需要18個(gè)測量。廣泛地看,這項(xiàng)工作對最簡潔非經(jīng)典測量集合的刻畫也有助于量子信息處理。
德國和南開團(tuán)隊(duì)首先找到了KS定理的最小GHZ型證明
論文第一作者許振朋2013年至2018年于南開大學(xué)陳省身數(shù)學(xué)所理論物理室攻讀博士學(xué)位,目前在德國洪堡基金會(huì)支持下在Gühne教授課題組做博士后研究。陳景靈為南開大學(xué)陳省身數(shù)學(xué)所理論物理室教授,研究方向?yàn)榱孔游锢砼c量子信息,其研究得到國家自然科學(xué)基金委員會(huì)的支持。
埃倫費(fèi)斯特獎(jiǎng)以奧地利著名物理學(xué)家保羅·埃倫費(fèi)斯特(Paul Ehrenfest)命名。埃倫費(fèi)斯特(1880—1933年)與愛因斯坦、普朗克、洛倫茲是最早一批關(guān)注量子問題的物理學(xué)家,是量子力學(xué)開拓者之一,主要貢獻(xiàn)有相變理論和埃倫費(fèi)斯特定理。他是愛因斯坦的摯友,也是愛因斯坦與玻爾多輪論戰(zhàn)的調(diào)停人。埃倫費(fèi)斯特獎(jiǎng)授予當(dāng)年之前5年中量子力學(xué)基礎(chǔ)方向(理論和實(shí)驗(yàn))最重要的論文。自2015年首次頒獎(jiǎng)以來,已有7篇論文獲獎(jiǎng),其中3篇分別發(fā)表于《自然》《科學(xué)》《自然·通訊》,其他4篇均發(fā)表于《物理評論快報(bào)》。