Николя Жизин

швейцарский физик

Николя Жизен (родился в 1952 году) — швейцарский физик и профессор Женевского университета , работающий над основами квантовой механики , квантовой информации и коммуникации. Его работа охватывает как экспериментальную , так и теоретическую физику . Он внес вклад в области экспериментальной квантовой криптографии и квантовой связи на большие расстояния по стандартным телекоммуникационным оптоволоконным кабелям . Он также стал соучредителем ID Quantique , компании, которая предоставляет квантовые технологии.

Биография

Николя Жизен родился в Женеве 29 мая 1952 года. Он получил степень по математике и степень магистра по физике, прежде чем получил докторскую степень по физике в Женевском университете в 1981 году. Его диссертация касалась квантовой и статистической физики . После нескольких лет работы в индустрии программного обеспечения и оптической связи Жизен присоединился к Группе прикладной физики в Женевском университете в 1994 году, где начал работать в области оптики. С 2000 года он является директором Департамента прикладной физики, ^[1] возглавляя исследовательскую группу по квантовой информации и квантовой связи. Европейский исследовательский совет наградил его двумя последовательными грантами ERC Advanced. ^{[2] [3]} В 2009 году он получил первую двухгодичную премию Джона Стюарта Белла ^[4] , а в 2011 году он получил премию города Женевы. ^[5] В 2014 году Швейцария вручила ему Швейцарскую научную премию, спонсируемую Фондом Марселя Бенуа ^[6] и вручаемую Национальным правительством.

17 июля 2014 года Гизин опубликовал свою книгу « Квантовый шанс: нелокальность, телепортация и другие квантовые чудеса» , в которой он объясняет современную квантовую физику и ее приложения, не прибегая к математике или сложным концепциям. ^[7] Текст был переведен с французского на английский, немецкий, китайский, корейский и русский языки.

Гизин играл на самом высоком швейцарском уровне и был президентом Servette HC с 2000 по 2015 год, способствуя тому, чтобы его клуб стал крупнейшим в Швейцарии. В 2010 году Servette HC был удостоен звания «Клуб года» Европейской федерации хоккея . ^{[8] [9]} В 2014 году команда впервые за свою вековую историю выиграла чемпионат Швейцарии.

Исследовать

• В 1995 году ^{[10] [11] [12]} Гизин передал квантовый криптографический сигнал на расстояние 23 км по коммерческому оптоволокну под Женевским озером. Позже его группа расширила этот рекорд до 67 км ^[13] и 307 км ^[14] с помощью конфигураций Plug-&-Play и Coherent One Way для квантового распределения ключей.
• В 1997 году Николя Жизен и его группа продемонстрировали нарушения неравенства Белла на расстоянии более 10 км. ^[15] Это был первый случай, когда квантовая нелокальность была продемонстрирована за пределами лаборатории; расстояние было увеличено примерно на три порядка по сравнению со всеми предыдущими экспериментами. За этим последовали дальнейшие эксперименты, еще больше подкреплявшие вывод путем исключения все более и более сложных альтернативных моделей квантовой теории. ^{[16] [17] [18] [19] [20]}
• В начале 2000-х годов он первым продемонстрировал квантовую телепортацию на большие расстояния. ^{[21] [22]} В последнем эксперименте принимающий фотон находился на расстоянии сотен метров, когда выполнялось измерение состояния Белла, запускающее процесс телепортации.
• Предыдущие прорывы были бы невозможны без однофотонных детекторов, совместимых с телекоммуникационными оптоволоконными кабелями. Когда Гизин пришел в эту область, таких детекторов не существовало. Сегодня, благодаря Гизину и его группе в Женевском университете, ^[23] однофотонные детекторы на телекоммуникационных длинах волн доступны для коммерческого использования.
• Работа Николаса Жизена почти довела квантовую связь по оптоволокну до предела. Чтобы пойти дальше, нужны квантовые запоминающие устройства и повторители. Его группа изобрела оригинальный протокол квантовой памяти с использованием легированных редкоземельными элементами кристаллов ^[24] и использовала его для демонстрации первой твердотельной квантовой памяти. ^[25] Недавно они запутали: сначала фотон с таким кристаллом, ^[26] затем два таких кристалла ^[27] и, наконец, телепортировали фотонный кубит в твердотельную квантовую память на расстояние 25 км. ^[28]
• Уравнение Шредингера является основным законом природы. Однако можно предвидеть, что в определенный момент в будущем новые открытия могут привести к его модификации. Наиболее естественной такой модификацией является введение нелинейных членов. Другая «теорема Гизина» утверждает, однако, что все детерминированные нелинейные модификации уравнения Шредингера обязательно активируют квантовую нелокальность, что приводит к истинным нарушениям относительности. ^{[29] [30]}
• Одной из важнейших характеристик квантовой информации является теорема о неклонировании. Николя Жизен вывел границу точности приближенного квантового клонирования из релятивистского ограничения несигнализации. ^[31]
• Николас Гизин внес вклад в установление связи между нелокальностью и безопасностью квантового распределения ключей, в частности, совместно с Антонио Асином , Валерио Скарани, Николасом Бруннером и Стефано Пиронио. ^{[32] [33] [34]} Это открыло совершенно новую область исследований, известную как аппаратно-независимая квантовая обработка информации (DI-QIP).
• В 1984 году Николя Жизен предложил стохастические уравнения Шредингера ^[35] и его последующую работу с Яном С. Персивалем, которая в настоящее время широко используется при изучении динамики открытых квантовых систем. ^[36]
• Гизин изобрел метод измерения дисперсии поляризационной моды (PMD) в оптических волокнах. ^{[37] [38]} Это оказалось чрезвычайно важным параметром телекоммуникационных волокон, важность которого изначально недооценивалась. Метод был принят в качестве международного стандарта и передан в промышленность (сначала в спин-офф, затем в канадскую компанию EXFO). До сих пор это наиболее используемый метод для характеристики PMD. Будучи как классическим, так и квантовым инженером, он применил абстрактные концепции квантовых слабых значений к области классических телекоммуникационных сетей. ^[39]
• В 2019 году Николя Жизен продемонстрировал существование новой формы нелокальности в квантовых сетях ^{[40] [41]}
• В 2021 году Николас Жизин доказал, что реальная квантовая теория, теория, полученная из квантовой теории, когда комплексные числа заменяются действительными, не может объяснить все корреляции, которые могут быть получены в квантовых сетях, ^{[42] [43],} в частности, совместно с Антонио Асином .

Награды

• Премия Дины Сурдин, присужденная Фондом Луи де Бройля, Париж, за докторскую диссертацию (1982)
• Премия за производительность продукта, присужденная журналом Magazine PC Publishing за работу в компании-разработчике программного обеспечения CPI (1988)
• Выбран журналом MIT Technology Review как представитель одной из 10 технологий, которые должны «изменить мир»! (2003)
• Премия Декарта за европейский проект IST-QuCom за «выдающиеся достижения в совместных исследованиях», присужденная Европейской комиссией (2004)
• Почетный доктор, Федеральная политехническая школа Лозанны (EPFL) , Лозанна (2004 г.)
• Приз науки города Женевы. (2007)
• Член Европейского оптического общества за «вклад в создание квантовой механики и ее применение» (2008)
• Расширенный грант ERC по теме «Квантовые корреляции» (2008)
• Премия Джона Стюарта Белла за исследования фундаментальных проблем квантовой механики и их приложений (2009)
• Расширенный грант ERC на тему «Макроскопическая запутанность в кристаллах» (2013)
• Включен в список наиболее цитируемых исследователей Thomson-Reuters (2014)
• Премия Швейцарии по науке 2014 года, присужденная фондом Марселя Бенуа. Это высшая швейцарская премия в области всех наук, присуждаемая один раз в год одному человеку (2014)
• Премия за квантовую коммуникацию, измерения и вычисления, QCMC'14 (2014)
• Медаль Вольта от Университета Павии, Италия (2015)

Ссылки

1. Руководитель группы прикладной физики
2. ERC Квантовые корреляции ^{[ постоянная мертвая ссылка ]}
3. ERC Макроскопическая запутанность в кристаллах ^{[ постоянная мертвая ссылка ]}
4. "Первая церемония вручения премии Джона Стюарта Белла". Архивировано из оригинала 2017-06-22 . Получено 2015-09-28 .
5. "Приз де ла Виль де Женев". Архивировано из оригинала 4 марта 2016 г. Проверено 28 сентября 2015 г.
6. Видео церемонии вручения премии Марселя Бенуа
7. Гислим, Николас (2014). Квантовый шанс: нелокальность, телепортация и другие квантовые чудеса . Springer International.
8. Еврохоккейный клуб года
9. Фотографии Еврохоккейного клуба года
10. Muller, A.; Bréguet, J.; Gisin, N. (1993). "Экспериментальная демонстрация квантовой криптографии с использованием поляризованных фотонов в оптоволокне на расстоянии более 1 км" . Europhys. Lett . 23 (6): 383. doi :10.1209/0295-5075/23/6/001. S2CID  121806881.
11. Мюллер, А.; Збинден, Х.; Гизин, Н. (1995). «Подводное квантовое кодирование» (PDF) . Nature . 378 (6556): 449. doi :10.1038/378449a0. S2CID  4237561.
12. Мюллер, А.; Збинден, Х.; Гизин, Н. (1996). «Квантовая криптография на расстоянии более 23 км в проложенном под озером телекоммуникационном волокне» . Europhys. Lett . 33 (5): 335. doi :10.1209/epl/i1996-00343-4. S2CID  250916473.
13. Stucki, D.; Gisin, N.; Guinnard, O.; Ribordy, G.; Zbinden, H. (2002). «Квантовое распределение ключей на расстоянии 67 км с системой plug&play». New Journal of Physics . 4 : 41. arXiv : quant-ph/0203118 . doi : 10.1088/1367-2630/4/1/341. S2CID  16704961.
14. Корж, Б.; и др. (2015). «Доказуемо безопасное и практичное распределение квантового ключа по 307 км оптического волокна» . Nature Photonics Letter . 9 : 163–168. arXiv : 1407.7427 . doi : 10.1038/nphoton.2014.327. S2CID  59028718.
15. Tittel, W.; Brendel, J.; Zbinden, H.; Gisin, N. (1998). «Нарушение неравенств Белла фотонами, находящимися на расстоянии более 10 км друг от друга». Physical Review Letters . 81 (17): 3563–3566. arXiv : quant-ph/9806043 . doi :10.1103/PhysRevLett.81.3563. S2CID  55712217.
16. Tittel, W.; Brendel, J.; Gisin, N.; Zbinden, H. (1999). «Тесты типа Белла на больших расстояниях с использованием запутанных фотонов энергия-время». Phys. Rev. A. 59 ( 6): 4150–4163. arXiv : quant-ph/9809025 . doi : 10.1103/PhysRevA.59.4150. S2CID  119095575.
17. Gisin, N.; Zbinden, H. (1999). «Неравенство Белла и лазейка локальности: активные и пассивные переключатели». Phys. Lett. A. 264 ( 2–3): 103–107. arXiv : quant-ph/9906049 . doi :10.1016/S0375-9601(99)00807-5. S2CID  15383228.
18. Zbinden, H.; Brendel, J.; Gisin, N.; Tittel, W. (2001). "Экспериментальная проверка нелокальной квантовой корреляции в релятивистских конфигурациях" (PDF) . Physical Review A . 63 (2): 022111. arXiv : quant-ph/0007009 . doi :10.1103/PhysRevA.63.022111. S2CID  44611890.
19. Стефанов, А.; Збинден, Х.; Гизин, Н.; Суарес, А. (2002). «Квантовые корреляции с пространственноподобными разделенными светоделителями в движении: экспериментальная проверка мультиодновременности». Phys. Rev. Lett . 88 (12): 120404. arXiv : quant-ph/0110117 . doi :10.1103/PhysRevLett.88.120404. PMID  11909434. S2CID  119522191.
20. Саларт, Д.; Баас, А.; Бранчиар, К.; Гизин, Н.; Збинден, Х. (2008). «Тестирование скорости «жуткого действия на расстоянии»". Природа . 454 (7206): 861–864. arXiv : 0808.3316 . doi : 10.1038/nature07121. PMID  18704081. S2CID  4401216.
21. Marcikic, I.; de Riedmatten, H.; Tittel, W.; Zbinden, H.; Gisin, N. (2003). «Телепортация кубитов на большие расстояния на телекоммуникационных длинах волн». Nature . 421 (6922): 509–513. arXiv : quant-ph/0301178 . doi :10.1038/nature01376. ISSN  1476-4687. PMID  12556886. S2CID  118877331 . Получено 26.07.2023 .
22. Ландри, Оливье; Хаувелинген, ДЖ. А. В. ван; Бевератос, Алексиос; Збинден, Хьюго; Гизин, Николас (01.02.2007). «Квантовая телепортация по телекоммуникационной сети Swisscom». JOSA B. 24 ( 2): 398–403. arXiv : quant-ph/0605010 . doi : 10.1364/JOSAB.24.000398. ISSN  1520-8540. S2CID  1377852. Получено 26.07.2023 .
23. Риборди, Грегуар; Готье, Жан-Даниэль; Збинден, Хьюго; Жизин, Николя (1998-04-20). «Характеристики лавинных фотодиодов InGaAs/InP в качестве счетчиков фотонов с затворным режимом». Applied Optics . 37 (12): 2272–2277. arXiv : quant-ph/0605042 . doi :10.1364/AO.37.002272. ISSN  2155-3165. PMID  18273153.
24. Афцелиус, Микаэль; Саймон, Кристоф; де Ридматтен, Хьюз; Жизин, Николас (2009-05-21). «Многомодовая квантовая память на основе атомных частотных гребней». Physical Review A. 79 ( 5): 052329. arXiv : 0805.4164 . doi : 10.1103/PhysRevA.79.052329. S2CID  55205943.
25. Твердотельный интерфейс свет-вещество на уровне отдельных фотонов, Х. де Ридматтен, М. Афцелиус, М. Штаудт, К. Саймон и Н. Гизин, Nature, 456, 773-777 (2008).
26. Квантовое хранение фотонной запутанности в кристалле, Ch. Clausen, I. Usmani, F. Bussieres, N. Sangouard, M. Afzelius, H. de Riedmatten и N. Gisin, Nature, 469, 508-511 (2011).
27. Предполагаемая квантовая запутанность между двумя кристаллами, И. Усмани, Ч. Клаузен, Ф. Бюссьер, Н. Сангуар, М. Афзелиус и Н. Гизин, Nature Photonics 6, 234-237 (2012).
28. Квантовая телепортация от фотона с длиной волны телекоммуникаций к твердотельной квантовой памяти, F. Bussières, Ch. Clausen et al., Nature Photonics 8, 775-778 (2014).
29. Стохастическая квантовая динамика и теория относительности, Н. Гизин, Helvetica Physica Acta 62, 363-371 (1989).
30. Соответствующие и несоответствующие нелинейные уравнения Шредингера, Н. Гизин и М. Риго, Phys. A, 28, 7375-7390 (1995).
31. Квантовое клонирование без сигнализации, Н. Гизин, Phys. Lett. A 242, 1 (1998).
32. От теоремы Белла к безопасному распределению квантовых ключей, A. Acin, N. Gisin и L. Masanes, Phys. Rev. Lett. 97, 120405 (2006).
33. Аппаратно-независимая безопасность квантовой криптографии от коллективных атак, A. Acin, N. Brunner, N. Gisin, S. Massar, S. Pironio и V. Scarani, Phys. Rev. Lett. 98, 230501 (2007).
34. Аппаратно-независимое квантовое распределение ключей, защищенное от коллективных атак, S. Pironio, A. Acin, N. Brunner, N. Gisin, S. Massar и V. Scarani, New Journal of Physics, 11, 1-25 (2009).
35. Квантовые измерения и стохастические процессы, Н. Гизин, Phys. Rev. Lett. 52, 1657 (1984).
36. Модель диффузии квантового состояния, применяемая к открытым системам, N. Gisin и IC Percival, J. Phys. A, 25, 5677-5691 (1992).
37. Дисперсия поляризационных мод коротких и длинных одномодовых волокон, Н. Гизин, Дж. П. Фон дер Вайд и Дж. П. Пелла, IEEE J. Lightwave Technology, 9, 821-827 (1991).
38. Дисперсия моды поляризации: временная область против частотной области, N. Gisin и JP Pellaux, Optics Commun., 89, 316-323 (1992).
39. Оптические телекоммуникационные сети как слабые квантовые измерения с пост-селекцией, Н. Бруннер, А. Эйсин, Д. Коллинз, Н. Гизин и В. Скарани, Physical Review Letters, 91, 180402 (2003).
40. Рену, Марк-Оливье; Боймер, Элиза; Борейри, Садра; Бруннер, Николас; Гизин, Николас; Бейджи, Салман (сентябрь 2019 г.). «Подлинная квантовая нелокальность в треугольной сети». Physical Review Letters . 123 (14). Американское физическое общество (APS): 140401. arXiv : 1905.04902 . doi : 10.1103/physrevlett.123.140401. ISSN  1079-7114.
41. Пьюзи, Мэтью Ф. (30 сентября 2019 г.). «Квантовые корреляции принимают новую форму». Физика . 12 (106). Йорк, Соединенное Королевство: Американское физическое общество.
42. Рену, Марк-Оливье; Трилло, Дэвид; Вайленманн, Мирьям; Ле, Тхинь П.; Таваколи, Армин; Гизен, Николя; Асин, Антонио; Наваскес, Мигель (декабрь 2021 г.). «Квантовая теория, основанная на действительных числах, может быть экспериментально фальсифицирована». Природа . 600 (7890). ООО «Спрингер Сайенс энд Бизнес Медиа»: 625–629. arXiv : 2101.10873 . дои : 10.1038/s41586-021-04160-4. ISSN  1476-4687.
43. Рену, Марк-Оливье; Асин, Антонио; Наваскуэс, Мигель (1 апреля 2023 г.). «Квантовая физика разваливается без мнимых чисел». Научный американец .

Внешние ссылки

• Группа прикладной физики Женевского университета.
• IDQ, ID-Quantique Cie.
• Квантовый шанс, нелокальность, телепортация и другие квантовые чудеса, Springer 2014.
• Клуб хоккея на траве «Серветт»