什么是量子计算？帕金森氏病能否治愈？听世界顶尖科学家“云上”讲座

我是个逗比男

量子模拟是什么？帕金森氏病是否有治愈的可能？纳米材料能在哪里发挥作用？10月31日，第三届世界顶尖科学家论坛在上海国际会议中心继续开展，大咖云集的科学前沿话题讲堂拉开了第二天的论坛序幕。

量子计算和量子信息理论领域的先驱伊格纳西奥·西拉克、“脑起搏器”之父阿里姆·路易斯·本纳比、美国理论凝聚态物理学家艾伦·麦克唐纳、纳米管研究领军人物戴宏杰以及光遗传学权威吉罗·麦森伯克，共同在线上交流科学界的最新研究，发布最顶尖科技成果和思想理念。

量子多体系统的探索

量子技术近些年渐渐走进大众视野，从高端的科学理论逐渐普及到大众生活。

什么是量子？量子是现代物理的重要概念，即一个物理量如果存在最小的，不可分割的基本单位，则这个物理量是量子化的，并把最小单位称为量子。20世纪前半期初步建立了完整的量子力学理论后，绝大多数物理学家将量子力学视为理解和描述自然的基本理论。

伊格纳西奥·西拉克是量子计算和量子信息理论领域的先驱之一。2013年，因其“对量子信息处理、量子光学和量子气体物理学的开创性理论贡献”，荣获沃尔夫物理学奖。

西拉克的演讲紧紧围绕模拟量子多体系统的主题展开。量子多体问题出现在许多学科中，例如在化学中几个原子核和几个电子的相互作用，或者是高能物理学中电子和光子的相互影响等。

在进行复杂的量子计算时，电脑所需的内存也会随着系统的增大呈指数级增长，而且电脑的计算时间也会进行指数级增长。

西拉克介绍，多年前，理查德·费恩曼为了解决这个问题，就提出使用量子计算机来解决这些问题。与费恩曼的理论不同，量子模拟的目标不是以数字方式建造一台量子计算机进行模拟，而是以模拟的方式换一个可以进行模拟的系统。

演讲最后，西拉克指出量子化学问题是非常困难的，因为这个问题涉及到多种技术的融合。在他的期望中，下一世代的实验中也许会用全息图来计算势能。

最新科学思想的碰撞

除了西拉克的量子演讲外，参与讲堂的科学家还就生命科学、材料学、生物学等领域，进行了自己的观点分享。

帕金森氏病是困扰人类的神经退行性疾病之一，如今依然无法完全治愈。阿里姆·路易斯·本纳比因开发“丘脑底核的深部脑刺激技术”获得2014年拉斯克临床医学研究奖。由他及其研究团队开发的“高频脑刺激技术”，是迄今为止治疗帕金森氏病最有效的手术方法。

本纳比在本次演讲中介绍了研究的最新进展——在神经功能异常疾病领域，使用近红外光照射脑组织，产生神经保护作用，对帕金森氏病的病因进行研究和治疗，比以往的缓解症状疗法更深一层。

“希望我们能够朝着治愈帕金森氏病的方向前进。”本纳比期待着未来能够从根源上为帕金森患者解决问题。

2020年沃尔夫物理学奖获得者麦克唐纳分享了云纹材料的概念，这与当下量子材料领域的新晋热门话题息息相关；2020年邵逸夫生命科学与医学奖获得者麦森伯克介绍了光敏控制的最新进展；2006 年美国物理学会詹姆斯·C·麦高第新材料奖获得者戴宏杰展示了被烟雾笼罩的金门大桥的照片，并讲出了他对环境、能源和气候变化的担忧，面对肆虐的新冠疫情，戴宏杰强调了检测的重要性，引入了“黄金纳米膜”（将纳米结构的金膜涂在载玻片上）的概念，使科学家在研究更为精确的检测方法上看到了一丝曙光。

戴宏杰在讲堂最后呼吁：“当人类面临危机的时候，科学家应该像超级英雄一样，站出来承担责任，通过科学解决问题。”

栏目主编 潘永军

责任编辑 徐玲

图片来源 主办方供图

声明：以上内容来源于网络，如有侵权请联系我们(123@shiyan.com)删除！