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香港大學量子物理學者朱力歐·克貝拉博士獲裘槎優秀科研者獎

2017年12月11日

 

香港大學工程學院計算機科學系副教授朱力歐·克貝拉博士（Dr Giulio Chiribella）獲裘槎基金會頒授優秀科研者獎2018-19，是今年基金會頒授獎項的三位學者之一。港大有兩位學者獲獎。

克貝拉博士在量子基礎領域的研究成果，已編寫成著作Quantum Theory From First Principles，於2017年由劍橋出版社出版。

獲裘槎基金會資助研究經費，克貝拉博士將進行全新的量子通訊模式研究。在新模式下，訊息可同時使用多條通訊線路傳送以提高通訊效率。

克貝拉博士的研究方向，源於一個對量子粒子特性的疑問：「既然量子粒子可以於同時間在多個不同途徑移動，我們能否利用這個特性，加速通訊進行，提高效率呢？」技術用語是，在量子力學，粒子可以用“量子疊加”的形式同時通過不同路徑。

利用這一現象，克貝拉博士及其團隊設計了一種同時使用多條通訊線路發送訊息以提高通訊效率的方法。意想不到地，利用這方法，兩條原來由於雜音干擾無法通訊的線路，竟然可完成通訊。技術用語是，利用量子疊加，兩條無用的通訊線路可被轉化為一條有用的線路，從而完成收發兩端之間的通訊。同時，這新模式通訊可以讓兩條原來不安全的通訊線路變得安全，讓發送訊息者及接受者可以在現有條件無法保證安全的情況下完成保密通訊。技術用語是，新模式可以加速信息傳播並增加收發雙方作保密通信的比特數。

克貝拉博士研究的全新的通訊模式，具備潛力應用在未來量子網絡通訊中，讓現有技術無可能達至的通訊和數據傳輸，將來都變得有可能。除在量子通信網路中的應用外，同時開創一個涉及量子力學、信息科學及時空物理的全新跨學科領域，推動基礎研究的發展。

克貝拉博士於2007年在意大利帕維亞大學獲得物理學博士學位，修讀學位時研究成果傑出，於2010年獲頒Hermann Weyl獎。2016年，他獲選為CIFAR-Azrieli量子信息方面的國際學者（CIFAR-Azrieli Global Fellow in Quantum Information Science ）。

獎項和成就

• Hermann Weyl Prize 2010
• CIFAR-Azrieli Global Scholar in Quantum Information Science (2016)
• 中國國家青年千人計劃（2012）
• 清華大學優秀教師獎（2015）
• 裘槎優秀科研者獎2018-19

量子計算機的潛力和克貝拉博士其他有關量子通訊的研究
量子科學家從九十年代起開始了對超快量子計算機的可能性探索。量子計算機可以解決當今超級計算機窮宇宙的時限也無法解決的數學難題。藉助量子計算機，可以預測一些複雜系統的運作如化學反應或股票市場的變化等，設計或測試新型材料，分析互聯網每天產生的巨量數據等。量子計算機超快的運算方式，能大大提高人工智能機器的學習速度，開展人工智能新世代的發展。這一切的發展潛力，將徹底改變並提升人類的生活模式。量子計算機可以在瞬間破解密碼、解決數學難題、進入防範嚴密的數據庫盜取財務甚至是軍事資訊、對包括電郵及信用卡在內的通信安全系統構成潛在的威脅。另一方面，量子力學也為絕對安全的全新密碼系統打開了大門。

中國於2016年成功發射的全球首個量子通訊衛星「墨子號」，藉著「量子糾纏」的原理實現與一系列基站保密通訊。「量子糾纏」是一種可以存在於相隔很遠的粒子之間的神秘關聯。克貝拉博士的研究團隊曾深入研究這種關聯，揭示了量子通訊的保密性、量子傳感器的精確度和量子計算機速度之間的連繫。克貝拉博士的團隊研究如何能以最少的資源以操控量子設備，應用範圍包括優化計算能耗、量子傳感器網絡以及複雜系統模擬等。

有關「裘槎優秀科研者獎」
裘槎基金會於1997年設立「裘槎優秀科研者獎」，頒授給在科研工作上有卓越表現的學者，以表揚他們的成就，並鼓勵他們在其研究領域取得更理想的成績。其所屬大學可獲資助另聘替代人員，讓得獎者可全職投入研究工作。該獎項經多位國際權威科學家嚴格評審各候選人的科研工作後，再選出得獎者。「裘槎優秀科研者獎」每個獎項包括港幣200萬元的科研基金；以及另聘替代講師一年的開支，上限為港幣$956,040元。

朱力歐·克貝拉博士簡歷。
裘槎基金會新聞稿，請瀏覽: https://www.hku.hk/press/c_news_detail_17228.html。

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