中國學者首次獲得埃倫費斯特量子基礎最佳論文獎

2022年1月5日，繼2019、2020中斷兩年后，奧地利科學院維也納量子光學和量子信息研究所在其官網公布了2021埃倫費斯特量子基礎最佳論文獎獲獎名單。中國學者許振朋博士、南開大學教授陳景靈與德國錫根大學教授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項。該論文成功地證明了關于最簡Kochen-Specker（KS）定理的猜測，于2020年6月發(fā)表于《物理評論快報》。

一般地，在經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)了一個著名的結果：如果假定物理系統(tǒng)上所有可能的測量都有確定的結果，則將導致矛盾。即并非所有可以被提出的問題都有確定的答案。這種非經典的性質被稱為量子互文性，該結果被稱為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。但很多學者嘗試證明或證否該猜想都未能成功。

在獲獎論文中，尋找這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)勢的關鍵。更重要的是，作者證明KS定理的確至少需要18個測量。廣泛地看，這項工作對最簡潔非經典測量集合的刻畫也有助于量子信息處理。

德國和南開團隊首先找到了KS定理的最小GHZ型證明

論文第一作者許振朋2013年至2018年于南開大學陳省身數學所理論物理室攻讀博士學位，目前在德國洪堡基金會支持下在Gühne教授課題組做博士后研究。陳景靈為南開大學陳省身數學所理論物理室教授，研究方向為量子物理與量子信息，其研究得到國家自然科學基金委員會的支持。

埃倫費斯特獎以奧地利著名物理學家保羅·埃倫費斯特（Paul Ehrenfest）命名。埃倫費斯特（1880—1933年）與愛因斯坦、普朗克、洛倫茲是最早一批關注量子問題的物理學家，是量子力學開拓者之一，主要貢獻有相變理論和埃倫費斯特定理。他是愛因斯坦的摯友，也是愛因斯坦與玻爾多輪論戰(zhàn)的調停人。埃倫費斯特獎授予當年之前5年中量子力學基礎方向（理論和實驗）最重要的論文。自2015年首次頒獎以來，已有7篇論文獲獎，其中3篇分別發(fā)表于《自然》《科學》《自然·通訊》，其他4篇均發(fā)表于《物理評論快報》。