量子力学是物理学最基础的领域,20 世纪的大多数发现和发明都源自该领域,在 21 世纪仍发挥着重要作用。量子力学的基础形成于 1900 年至 1930 年之间(普朗克,1943 年;玻尔,1922 年;布罗意,1929 年;海森堡,1933 年;薛定谔,1933 年;狄拉克,1933 年;爱因斯坦,1923 年)。众所周知,每个原子的结构都是由量子力学决定的。量子力学的引入使得人们能够理解宇宙的基本定律,具有重大的经济意义。正如伟大的物理学家保罗·狄拉克在 1929 年所说,原则上,化学可以用量子力学理论来解释。事实上,所有化学和材料科学课程以及物理课程都包含量子力学。物理学传统上启发了其他科学研究领域,并为该领域的进步做出了重大贡献。1950 年至 1960 年间,分子生物学的诞生表明量子力学和物理学(Schrödinger,1944 年;Davies,2008 年)。这启发了生物学家弗朗西斯·克里克、詹姆斯·沃森和莫里斯·HF·威尔金斯利用这些定律发现 DNA(Crick,1962 年;Walt,1962 年;Wilkins,1962 年),以及生物物理学家马克斯·德尔布吕克、阿尔弗雷德·D·赫尔希和萨尔瓦多·E·卢里亚发现与病毒的复制机制和遗传结构相关的内容(Delbrück,1969 年;Hershey,1969 年;Luria,1969 年)。量子力学对于设计固态设备(如晶体管,作为任何电子设备和计算机的构建块)是必不可少的。在量子力学和相对论出现之前,仅使用经典物理学是无法对半导体或任何材料进行合理理解的。所谓的量子电动力学描述了激光和光与物质的相互作用,这归功于量子电动力学的基本工作(Schwinger,1965 年;Feynman,1965 年;Tomonaga,1966 年)。基本粒子物理学
学术头衔和职位 - 1985 年:都灵大学物理学荣誉学位(110/110 优异成绩) - 1985 – 1986 年:高中数学和物理教师 - 1987 – 1988 年:尼尔斯玻尔研究所 INFN 研究员(哥本哈根,丹麦) - 1988 – 1990 年:INFN、Sez 研究员。都灵大学 - 1990 – 1991 年:美国马萨诸塞州沃尔瑟姆布兰迪斯大学物理系高级 NATO-CNR 研究员 - 1991 – 1992 年:法国里昂高等师范学院理论物理实验室研究助理 - 1992 – 1994 年:高中物理教师 - 1994 – 2006 年:都灵大学理论物理系研究员 - 1994 年至今:都灵分院 INFN 研究助理 - 2006 年至今:都灵大学物理系理论物理副教授 学术服务 - 多名本科生和研究生的导师,许多博士学位期末考试委员会成员 - 许多博士后和永久职位选拔委员会成员 - Levi-Montalcini 和 FIRB 项目的裁判学校和会议 - “RTN 弦、超引力和规范理论冬季学校” 组委会成员(都灵,2003 年 1 月 7-11 日) - “TMR 规范理论、超对称和量子引力的量子方面冬季学校” 组委会成员(都灵,2000 年 1 月 26 日 - 2 月 2 日) - “从对偶模型到弦和膜” 研讨会组委会成员(都灵,2011 年 10 月 28-29 日) - “理论物理学的新前沿,科尔托纳 2018” 研讨会组委会主席,科尔托纳,2018 年 5 月 23-26 日 - “伽利略伽利莱研究所” 组织的在线会议“Cortona Young” 组委会成员(2020 年 5 月 27-29 日) 资助 -研究项目 MAST“弦理论的现代应用”,都灵大学“卓越科学”项目,由圣保罗公司资助(268,000 欧元)2013-2016 - FP7-PEOPLE-2009-IEF 项目 n 的主要协调员。 253534 CMADS “凝聚态 AdS/CFT 对应的应用” 2009-2011 - MIUR-PRIN 合同的本地协调员 2015MP2CX4 “规范理论和弦的非微扰方面” - MIUR-PRIN 合同的成员 2009KHZKRX-007 “宇宙的对称性和基本相互作用” - MIUR-PRIN 合同 2005023102,“弦、D 膜和规范理论”的成员 - MIUR-PRIN 合同 2003023852 项目“基本相互作用的物理学:规范理论、引力和弦”的成员 - MIUR-PRIN 合同 2001-1025492 项目“场论、超弦和超引力”的成员 - COST EU 项目的成员MP 1210 “弦理论宇宙”(工作组
太初有光。光是美好的。此后不久,人们开始寻求对光的全面理解。虽然出版记录一开始有些零散,但公元前五世纪,希腊哲学家恩培多克勒得出结论,光由从眼睛发出的光线组成。欧几里得在其关于光传播的经典著作《光学》中,使用今天可能被称为局部现实主义的论证对这一观点提出了质疑。欧几里得假设光线是由外部光源发出的。但直到公元 1000 年伊本·海赛姆 (Ibn al-Haytham) 提出这一观点后,这一观点才被确立为科学依据。17 世纪的笛卡尔将光本身的特性描述为“压力”,它通过空间从光源传输到眼睛(探测器)。这个想法后来由惠更斯和胡克发展成为光的波动理论。大约在同一时间,伽森狄提出了相反的观点,即光是一种粒子,牛顿接受了这一观点并进一步发展了这一观点。杨氏 1803 年的双缝实验和菲涅尔的衍射实验普遍认为,光作为粒子和波的不同视角已经得到解决,有利于波动图像。在 19 世纪 60 年代,麦克斯韦方程以一种优雅而令人满意的方式进一步证实了这一结论:预测以光速传播的偏振电磁波。1897 年,J.J. Thomson 发现离散粒子携带负电荷在真空中移动,电磁学的波与流体观由此出现问题。随后在 1900 年,普朗克在“绝望之举”中援引了量化的电磁能量束来推导黑体辐射定律 [2, 3],这一步不仅包含了玻尔兹曼在统计力学中的先前猜想,而且与传统理解背道而驰。它最初被认为是推导的产物,后来得到纠正,但爱因斯坦在 1905 年对光电效应的描述 [4] 中更加认真地对待光量子理论。随后在 1913 年,玻尔援引了能量和角动量的量化来解释在氢-巴尔末系列中观察到的离散光谱发射线。1924 年,德布罗意基于这些想法假设不仅光,而且物质粒子也具有波状特性,这一假设彻底失败了。随后出现了量子光,这真是太棒了。随后,海森堡、玻恩、薛定谔、泡利和狄拉克等一系列发现和进步建立了量子力学的框架。就本书而言,1927 年,狄拉克将电磁场量化,有效地发展了光理论,涵盖了引发整个革命的物理现象。20 世纪 30 年代,首次在单光子水平上直接探测到光。20 世纪 50 年代原子级联光子对源 [5] 的出现及其在 20 世纪 70 年代和 80 年代的使用 [6–9] 使第一个单光子源问世。
1 量子计算和通信技术中心,电气工程和电信学院,新南威尔士大学,悉尼,新南威尔士州 2052,澳大利亚 2 德国联邦物理技术研究院,38116,不伦瑞克,德国 3 Quantum Motion Technologies,Nexus,Discovery Way,利兹,LS2 3AA,英国 4 现地址:Quantum Motion Technologies,Windsor House,Cornwall Road,哈罗盖特 HG1 2PW,英国 5 悉尼大学物理学院,悉尼,新南威尔士州 2006,澳大利亚 6 微软公司,悉尼大学 Q 站,悉尼,新南威尔士州 2006,澳大利亚 7 丹麦技术大学 DTU Fotonik 光子工程系,343 号楼,DK-2800 公斤。丹麦灵比 8 柏林洪堡大学物理系,12489,柏林,德国 9 费迪南德-布劳恩研究所,莱布尼茨高频率技术研究所,12489 柏林,德国 10 苏黎世联邦理工学院物理系,CH-8093,苏黎世,瑞士 11 苏黎世大学尼尔斯玻尔研究所哥本哈根,2100,哥本哈根,丹麦 12 JARA-FIT 量子信息研究所,亚琛工业大学和于利希研究中心,52074,亚琛,德国 13 新南威尔士大学电气工程与电信学院 悉尼,新南威尔士州 2052,澳大利亚 14 墨尔本大学物理学院,澳大利亚墨尔本 15 英国大学电气与计算机工程系哥伦比亚, 不列颠哥伦比亚省温哥华 V6T 1Z4,加拿大 16 大阪大学科学与工业研究中心,茨城,大阪 567-0047,日本 17 大阪大学开放与跨学科研究计划研究所量子信息与量子生物学中心,大阪 560-8531,日本 18 大阪大学工程科学研究生院自旋电子学研究网络中心 (CSRN),大阪 560-8531,日本 19 于韦斯屈莱大学物理学系和纳米科学中心,FI-40014 于韦斯屈莱大学,芬兰 20 纳米光子学中心,AMOLF,1098 XG,阿姆斯特丹,荷兰 21 雪城大学物理学系,雪城,纽约州 13244-1130,美国 22 现地址:美国空军研究实验室,罗马,纽约州 13441,美国 23 量子计算研究所,滑铁卢大学,加拿大安大略省滑铁卢 N2L 3G1 24 金乌国立科技大学材料科学与工程学院和能源工程融合系,韩国龟尾 39177 25 新南威尔士大学物理学院,澳大利亚悉尼 2052 26 澳大利亚研究委员会未来低能耗电子技术卓越中心,新南威尔士大学新南威尔士分校,澳大利亚悉尼 2052 27 代尔夫特理工大学 QuTech 和 Kavli 纳米科学研究所,荷兰代尔夫特 2600 GA
特邀报告 2021 年 6 月 应用生物技术研讨会 英国弗朗西斯·克里克研究所 2020 年 10 月 神经计算研讨会 英国伦敦大学学院 [远程] 2020 年 8 月 Q-FARM 研讨会 美国斯坦福大学 [远程] 2020 年 8 月 神经技术研讨会 美国哥伦比亚大学 [远程] 2020 年 7 月 神经技术和生物物理学研讨会 美国洛克菲勒大学 [远程] 2020 年 7 月 IEEE 光子学分会网络研讨会 加拿大渥太华 [远程] 2020 年 6 月 量子 2 光子学 美国罗彻斯特理工学院 [远程] 2020 年 5 月 北尼亚加拉瀑布光子学,美国 [远程] 2020 年 3 月 ECE 研讨会 美国波士顿大学 2020 年 3 月 ECE 研讨会 美国马里兰大学 2020 年 2 月 EECS 研讨会 美国伯克利02/2020 电子工程与物理研讨会 美国哥伦比亚大学 02/2020 电子与计算机工程研讨会 美国宾夕法尼亚大学 12/2019 复杂光子系统研讨会 荷兰特温特大学 10/2019 机器学习中的量子技术 韩国科学技术研究院 09/2019 SPIE 安全与防御 法国斯特拉斯堡 08/2019 神经技术和生物物理学研讨会 美国洛克菲勒大学 05/2019 应用物理研讨会 美国斯坦福大学 04/2019 ITAMP 研讨会 美国哈佛大学 01/2019 量子光子学 美国罗彻斯特理工学院 11/2018 麻省理工学院超冷原子中心系列研讨会 美国哈佛大学 11/2018 中国科学技术大学量子研讨会 中国上海 11/2018 2018 年国际光学与光子学青年科学家论坛 中国武汉 11/2018纳米光子学和集成光子学 中国南京 07/2018 模拟实验研讨会 英国布里斯托大学 07/2018 量子光学研讨会 英国帝国理工学院 06/2018 尼尔斯·玻尔研究所量子光学研讨会 丹麦哥本哈根大学 06/2018 DTU Fotonik 研讨会 丹麦技术大学 03/2018 布里斯托量子信息技术 英国布里斯托大学 09/2017 PICQUE 集成量子光子学 意大利罗马第一大学 06/2017 iQuISE 研讨会 美国麻省理工学院 10/2016 量子创新者 量子计算研究所 08/2016 半量子计算研讨会 加拿大量子计算研究所 11/2015 光学和量子电子学研讨会 美国麻省理工学院 11/2015 量子计算处理研讨会代尔夫特理工大学,荷兰 2015 年 3 月 美因茨大学研讨会,德国美因茨大学 2015 年 3 月 波恩大学物理研讨会,德国波恩大学 2015 年 11 月 量子模拟与量子行走 2014 年 夸祖鲁大学,南非
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叶俊 现任职位 美国商务部国家标准与技术研究所研究员 JILA 研究员,科罗拉多大学博尔德分校 JILA 和物理系兼职教授 网址:https://jila.colorado.edu/Yelabs,电话 303-735-3171,电子邮箱 Ye@jila.colorado.edu 教育背景 科罗拉多大学物理学博士,1997 年;新墨西哥大学物理学硕士,1991 年; 1989 年,上海交通大学应用物理学学士 荣誉与奖项 2024 年,斯德哥尔摩莉泽·迈特纳杰出讲座和奖章 科睿唯安/汤森路透,高被引研究人员(前 1%),每年从 2014 年到 2023 年 上海交通大学数学与物理科学远见奖,2023 年 美国商务部金牌(光学原子钟),2022 年 美国国防部 Vannevar Bush 奖学金,2022 年 德国物理学会 (DPG) 和 OPTICA (OSA) Herbert Walther 奖,2022 年 尼尔斯·玻尔研究所荣誉勋章,2022 年 基础物理学突破奖(与 H. Katori 共享),2022 年 Julius Springer 应用物理学奖,2021 年 墨子量子奖(与 C. Caves 和 H. Katori 共享), 2020 美国物理学会(APS)诺曼·F·拉姆齐奖,2019 美国商务部金牌(原子钟网络),2019 II IEEE 拉比奖,2018 中国科学院外籍院士,2017 美国国家标准与技术研究所雅各布·拉比诺奖,2017 总统等级奖(美国),杰出,2015 美国商务部金牌(光学原子钟),2014 落基山鹰奖,2014 戈登和贝蒂·摩尔基金会研究员奖,2013 美国国家科学院院士,2011 年;澳大利亚科学院 Frew 研究员,2011 年 美国商务部金牌(超冷分子),2011 年 欧洲频率和时间论坛 (EFTF) 奖,2009 年 加州理工学院 Gordon 和 Betty Moore 杰出学者,2008 年 美国物理学会 (APS) II Rabi 奖,2007 年 德国卡尔蔡司研究奖,2007 年 美国光学学会 (OSA) William F. Meggers 奖,2006 年 美国国家标准与技术研究所 Samuel Wesley Stratton 奖,2006 年 德国亚历山大·冯·洪堡基金会 Friedrich Wilhem Bessel 研究奖,2006 年 美国光学学会研究员,2006 年 一等奖(技术创新),Amazing Light: Vision for Discovery (CH Townes),2005 年 美国物理学会研究员,2005 年 Arthur S. Flemming 奖(美国联邦政府科学类),2005美国商务部国家标准与技术研究所研究员,2004 年 总统早期职业科学家和工程师奖,2003 年《技术评论》杂志的 TR100 青年创新者,2002 年 美国商务部金奖(光频率梳),2001 年 美国国家工程院工程前沿研讨会奖,2000 年 美国光学学会(OSA)阿道夫·隆奖章,1999 年 RA 密立根奖奖学金,加州理工学院,1997 年 - 1999 年 大学奖学金,科罗拉多大学博尔德分校,1993 年 - 1994 年 银光奖(优秀本科生奖),荣誉毕业生,交通大学,1987-89 年 命名讲师和教授职位 安娜·I·麦克弗森讲座,麦吉尔大学 2025 年;亚历克斯·达尔加诺讲座,哈佛大学 2024 年;理查德·B·伯恩斯坦讲座,威斯康星大学 2023 年;汉斯·詹森讲座,海德堡大学 2023 年;杰克·穆努希安