2017未來科學大獎公布 潘建偉讓中國在量子通信領域處于世界領先地位

• 2017年9月9日 GuoMeng來源：鳳凰網(wǎng)綜合 591 33
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2017未來科學大獎9月9日在北京公布獲獎名單。中國科學技術大學潘建偉憑借其在在量子光學技術方面的創(chuàng)造性貢獻，使基于量子密鑰分發(fā)的安全通信成為現(xiàn)實可能獲得“物質(zhì)科學獎”，清華大學施一公因其在解析真核信使RNA剪接體這一關鍵復合物的結(jié)構，揭示活性部位及分子層面

2017未來科學大獎公布 ?潘建偉讓中國在量子通信領域處于世界領先地位

2017未來科學大獎公布

2017未來科學大獎9月9日在北京公布獲獎名單。中國科學技術大學潘建偉憑借其在在量子光學技術方面的創(chuàng)造性貢獻，使基于量子密鑰分發(fā)的安全通信成為現(xiàn)實可能獲得“物質(zhì)科學獎”，清華大學施一公因其在解析真核信使RNA剪接體這一關鍵復合物的結(jié)構，揭示活性部位及分子層面機理的重大貢獻摘得“生命科學獎”。今年首度頒發(fā)的“數(shù)學與計算機科學獎”則授予在雙有理代數(shù)幾何學上作出的極其深刻的貢獻的北京大學許晨陽。

今年“物質(zhì)科學獎”獲獎者潘建偉和他領導的研究團隊發(fā)展了一系列量子光學方面的創(chuàng)新技術，包括高全同性單光子源、超高亮度多光子糾纏源、獨立光子間的量子干涉、線性光學量子邏輯操作等，利用基于光纖和可信中繼的量子密鑰分發(fā)實現(xiàn)城域和城際范圍的安全量子通信，利用基于衛(wèi)星和自由空間平臺的量子密鑰分發(fā)實現(xiàn)洲際尺度的實用化的量子通信。這些發(fā)展最終將帶來一個連接中國和世界各個角落的實用量子網(wǎng)絡。

通信安全是人們數(shù)千年來一直追求的目標。在現(xiàn)代社會，包括商業(yè)和金融、軍事和國家安全在內(nèi)的很多領域都依賴通信安全。目前的加密方法如RSA和SHA通信協(xié)議都面臨著來自量子計算機的威脅。而另一方面，基于量子力學基本原理的量子密鑰分發(fā)提供了原理上無條件安全的加密方式，從而提供了一種終極的安全通信手段。

潘建偉的工作使得中國在量子通信領域處于世界領先地位。他的團隊首先于2009年在合肥、2012年在濟南使用光纖實現(xiàn)了城市量子通信網(wǎng)絡。在2016年，他們使用光纖在北京和上海間建設了世界上最長(超過2000公里)的量子鏈路，并通過十幾個可信中繼站來克服脆弱量子信號的衰減。為了克服由于不完美的單光子源和探測器導致的安全漏洞，潘建偉團隊發(fā)展了誘騙態(tài)量子密鑰分發(fā)和基于獨立光子干涉的測量設備無關量子密鑰分發(fā)，使得量子通信的現(xiàn)實應用成為可能。該團隊還率先發(fā)展了包括糾纏交換和糾纏純化、量子存儲和相位穩(wěn)定方法在內(nèi)的量子中繼技術，來最終取代這些可信中繼。潘建偉發(fā)展的多光子干涉在這些技術中再次發(fā)揮關鍵作用。

潘建偉團隊還成功實現(xiàn)了世界上第一個衛(wèi)星與地面之間的雙向量子鏈路，使得星地間的量子密鑰分發(fā)可以超過千公里，成碼率超過1kbps。這是一個在極端條件下(大氣湍流、強震動、強溫差、宇宙射線等)首次達到的高精度量子光學操控實驗。此外，該團隊具有高空間分辨能力的、在強背景下對單光子的高靈敏探測技術，以及高精度的瞄準、捕獲、跟蹤技術，使得基于衛(wèi)星平臺的自由空間量子通信成為可能。

“生命科學獎”獲獎者施一公在解析真核信使RNA剪接體這一關鍵復合物的結(jié)構，揭示活性部位及分子層面機理作出重大貢獻。分子生物學的中心法則是：遺傳信息從DNA到RNA再到蛋白質(zhì)。從酵母到人等所有真核生物的基因含有外顯子和內(nèi)含子，前者是編碼蛋白質(zhì)的DNA序列，后者不含蛋白質(zhì)編碼信息。DNA指導下轉(zhuǎn)錄出前體信息RNA后，剪接體將內(nèi)含子切除，這樣得到成熟的信使RNA，后者通過翻譯將遺傳信息傳到其編碼的蛋白質(zhì)的氨基酸序列中。RNA剪接的異?？梢詫е露喾N人類疾病。但是，在施一公博士的研究之前，剪接體的近原子分辨率結(jié)構沒有得到闡明。

應用近年冷凍電鏡的技術突破、結(jié)合前人對剪接體生物化學和結(jié)構生物學研究，施一公博士首先解析了真核剪接體近原子分辨率的結(jié)果，第一個揭示了活性部位，很大地推進了我們對剪接體復合物的理解[1,2]。繼此，施一公博士解析了剪接過程剪接體三個重要中間過渡復合物的結(jié)構[3-6]，顯示剪接體功能重要的重構和結(jié)構基礎。施一公實驗室還報道了人類剪接體的原子分辨率結(jié)構[7]。結(jié)合德國馬普生物物理化學研究所的Reinhard Lührmann博士和英國分子生物學實驗室的Kiyoshi Nagai(長井潔)博士等科學家的貢獻，施一公實驗室的結(jié)構推動我們對剪接過程的機理理解，為治療剪接體相關的人類疾病提供了結(jié)構框架。

[1] Science 349: 1182 (2015).

[2] Science 349: 1191 (2015).

[3] Science 351: 466 (2016).

[4] Science 353: 895 (2016).

[5] Science 353: 904 (2016).

[6] Science 355: 149 (2016).

[7] Cell 169: 918 (2017).

“數(shù)學與計算機科學獎”獲獎者許晨陽在代數(shù)幾何學上作出了極其深刻的貢獻，特別是在雙有理幾何與奇點及其對偶復形的拓撲結(jié)構上取得了卓越的成績。

許晨陽在與C. Hacon和J. McKernan的合作研究中發(fā)展了具有對數(shù)結(jié)構的一般型空間序?qū)Φ挠薪缧岳碚摗? 這一理論的一項主要應用是證明了一般型代數(shù)簇的自同構群的有限性。這極大地推進了一百多年前Hurwitz在代數(shù)曲線情形的古典結(jié)果與二十世紀八十年代肖剛在代數(shù)曲面情形的工作。這一理論的其他重要應用包括Shokurov的ACC猜想的完全解決，以及在任意維數(shù)推廣Deligne-Mumford的穩(wěn)定曲線理論。許晨陽與李馳合作建立了用極小模型綱領研究Fano代數(shù)簇的K-穩(wěn)定性的一種理論架構，可以將涉及K-穩(wěn)定性的問題歸結(jié)為特殊檢試構型的研究。許晨陽在與C. Hacon的一篇論文中證明在特征為p情形下的三維代數(shù)簇上存在多重theta翻轉(zhuǎn)操作(此處p是大于五的素數(shù))，推廣了日本數(shù)學家森重文在特征零情形的工作。在與J. Kollar的合作中，許晨陽發(fā)展了用極小模型綱領研究對偶復形的理論;特別，他們研究了具有對數(shù)結(jié)構的Calabi-Yau序?qū)Φ膶ε紡托?，證明了其基本群的有限性質(zhì)，從而解決了Kontsevich-Soibelman猜想在維數(shù)不超過四時的情形。

許晨陽教授發(fā)展了極為可觀的理論和突破性技術，解決了一系列代數(shù)幾何學中很多不同領域的重要幾何問題, 得到國際同行的高度評價，同時為代數(shù)幾何學在中國的發(fā)展作出了重大的貢獻。

潘建偉， 1970年生于中國浙江。1999年在奧地利維也納大學獲得博士學位?，F(xiàn)為中國科學技術大學教授。

施一公，1967年生于中國河南，1995年在美國約翰霍普金斯大學獲得博士學位?，F(xiàn)為清華大學教授，清華大學副校長。

許晨陽，1981年生于中國重慶，2008年在美國普林斯頓大學獲得博士學位?，F(xiàn)為北京國際數(shù)學研究中心博雅講席教授。

作為中國第一個民間發(fā)起的科學獎項，未來科學大獎強調(diào)獎勵主要在大中華地區(qū)完成的，最有國際影響力的，經(jīng)過時間考驗的原創(chuàng)科研工作的科學家，不論其國籍、性別和年齡，意在推動大中國地區(qū)基礎科學研究、吸引全球科技人才、促進科學事業(yè)發(fā)展。未來科學大獎同時希望，通過這種激勵示范效應，激發(fā)整個社會對科學的熱愛，對科學家的尊重，對科技前沿的關注，提升中國公民科學素養(yǎng)。

未來科學大獎的評審體系主要參考諾貝爾獎?？茖W家委員會推薦出國際專家作為提名人。候選人產(chǎn)生后，請全球范圍相關領域?qū)＜覍蜻x人的工作給予評價，科學家委員會根據(jù)評價結(jié)果投票確定獲獎者。并請清華大學法學院高西慶和畢馬威組成監(jiān)管委員會，監(jiān)督整個評獎過程。現(xiàn)科學家委員會由15位著名科學家組成，包括中國科學院物理所丁洪、芝加哥大學何川、斯坦福大學李飛飛、普林斯頓大學李凱、香港科技大學勵建書、斯坦福大學駱利群、李政道研究所季向東、北京大學饒毅、北京大學田剛、北京生命科學研究所王曉東、麻省理工學院文小剛、美國西北大學夏志宏、哈佛大學謝曉亮、加州大學伯克利分校楊培東、及美國Scripps研究所余金權。未來科學大獎單項獎金為六百八十萬人民幣(約合一百萬美金)，每項獎金由四位捐贈人共同捐贈：“生命科學獎”捐贈人為丁健、李彥宏、沈南鵬、張磊;“物質(zhì)科學獎”捐贈人為鄧鋒、吳亞軍、吳鷹、徐小平;“數(shù)學與計算機科學獎”捐贈人為丁磊、江南春、馬化騰、王強。

2016年首屆評獎，未來科學大獎共頒發(fā)了“物質(zhì)科學獎”和“生命科學獎”兩個獎項。物質(zhì)科學獎授予了清華大學薛其坤，獎勵他在利用分子束外延技術發(fā)現(xiàn)量子反?；魻栃蛦螌予F硒超導等新奇量子效應方面做出的開拓性工作。生命科學獎授予了香港中文大學盧煜明，獎勵他基于孕婦外周血中存在胎兒DNA的發(fā)現(xiàn)在無創(chuàng)產(chǎn)前胎兒基因檢查方面做出的開拓性貢獻。

2017未來科學大獎定于10月29日在北京舉行頒獎典禮，作為兩天的未來論壇年會一部分。全球四十余位具有卓越影響力的頂尖科學家出席見證，并將在前一天的未來論壇年會上做有關前沿科學及未來展望的精彩專題演講。這次未來論壇年會共有十四場專題研討會，題目包括未來計算、腦科學、新能源、基因技術等。

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