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吳培亨，超導電子學家。南京大學教授，聊城大學雙聘院士。1939年11月生于上海市。1961年畢業(yè)于南京大學物理系?，F(xiàn)任南京大學超導電子學研究所所長，兼中國電子學會超導電子學分會主任。2005年當選為中國科學院院士。

簡介

　　吳培亨，超導電子學家。南京大學教授。1939年11月生于上海市。1961年畢業(yè)于南京大學物理系。現(xiàn)任南京大學超導電子學研究所所長，兼中國電子學會超導電子學分會主任。2005年當選為中國科學院院士。

　　長期從事超導電子學的研究，尤長于超導電子器件的高頻（微波到太赫茲波段）應用。在探索有關物理過程的基本規(guī)律、發(fā)展新型的超導電子器件、推動超導電子器件的實際應用等領域開展研究工作，取得的

主要成就

涉及高溫超導體內(nèi)的隧道過程；多種低溫和高溫超導結(jié)的制備、表征、高頻特性與應用；超導混頻器和高靈敏接收機、頻率精密計量、高精度高頻信號源；高溫超導薄膜的制備、加工、性能優(yōu)化等方面。

基本介紹

　　吳培亨，超導電子學家，南京大學電子科學與工程系教授、超導電子學研究所所長，主要

學術兼職

有國務

院學位委員會學科評議組（物理、天文組）成員、中國電子學會超導電子學分會主任等。

　　1939年11月生于上海市。1956年畢業(yè)于江蘇省蘇州中學高中部，考入南京大學物理系，1961年畢業(yè)后留校任教至今。曾任南京大學研究生院院長、南京大學信息物理系主任、丹麥技術大學客座教授、日本東京大學客座教授、日本東北大學客座教授和教授、德國尤利希研究中心客座科學家、英國國家物理實驗室和英國劍橋大學高級訪問學者等職，長期擔任國際超導電子學會議國際顧問委員會委員。

　　專長于超導電子學及其高頻（微波至太赫茲波段）應用。在探索超導體內(nèi)有關物理過程的基本規(guī)律、據(jù)以發(fā)展新型的電子器件、努力推進實際應用等方面做了系統(tǒng)的工作。曾獲得國家自然科學三等獎（1990）、國家教委科技進步一等獎（1989）、全國科學大會獎（1978）等七項省部級以上的獎勵。取得的

主要成就

涉及高溫超導體內(nèi)的隧道過程；超導結(jié)的制備、表征、高頻特性與應用；超導混頻器和高靈敏接收機、頻率精密計量、高精度高頻信號源；高溫超導薄膜的制備、加工、性能優(yōu)化等方面。他所領導的南京大學超導電子學研究所是我國從事有關領域的研究與培養(yǎng)高級人才的最重要的基地之一。 1979年8月至1980年10月在劍橋大學Cavendish實驗室作高級訪問學者。1980年10月至1981年12月在英國國家物理實驗室作訪問研究員。1988年5月至1988年6月在Denmark大學作訪問教授。1989年12月至1990年6月在德國Forschungszentrum Juelich作訪問科學家。1993年10月至1994年4月在日本東京大學作訪問教授。1995年5月至1995年6月在Technical University of Denmark作訪問教授。1996年3月至1996年9月，在日本Tohoku大學作訪問教授。中國超導科技專家委員會委員，江蘇省電子科技協(xié)會副主席，中國電子科技協(xié)會會員，IEE會員，IEEE高級會員

研究內(nèi)容

量子計算機

　　量子計算機最基本的東西是什么呢？仍然是比特，但是這個比特的0態(tài)和1態(tài)是可以同時占據(jù)的，比如說某一定的概念占據(jù)其中的0態(tài)，另外一個概念占據(jù)1態(tài)，量子比特最重要的特點就是可以有兩個量子態(tài)，這兩個量子態(tài)是可以同時占據(jù)的。”吳培亨在演講中提到，有人認為19世紀是機器的年代，那個時候工業(yè)革命，是用各種各樣機器發(fā)展的。20世紀是信息的時代。21世紀是什么時代呢？有人說是量子的時代。現(xiàn)在許多國民經(jīng)濟總產(chǎn)值里面的東西，至少有30%可以追溯到量子力學，沒有量子力學，國民經(jīng)濟總產(chǎn)值里面30%的東西都沒有，比如激光等。不管怎么說，在21世紀的今天，量子理論、量子技術，是非常重要的。

　　普朗克提出一個理論，黑體輻射的量子理論。無論是黑體的輻射能量或者是吸收能量，不能夠是連續(xù)變化

的，只能夠是最小單位的整數(shù)倍。比如說現(xiàn)在喝水，原則上說隨便你要喝多少，可以連續(xù)變化。但是黑體輻射的輻射能量或者吸收能量不可能連續(xù)變化，它發(fā)射的能量有一個最小的份額，吸收的時候也有一個最小的份額，這個最小的份額即最小的單位，就叫做量子?！眳桥嗪啾硎荆绽士颂岢鲚椛淞孔永碚撘院?，成功地解決了黑體輻射的問題。但是在普朗克那個時代，大家覺得這個沒有道理，為什么一定是最小單位的一份？這個大家不大能接受。普朗克自己提出這個東西的時候，是作為計算的理論，是一種計算的方法。量子究竟是怎么回事，他自己也不知道。直到1905年，愛因斯坦研究光電效應，某一種金屬，把光打上去，在一定條件下金屬的電子可以脫離金屬跳出來。其中最基本的就是對于某一種金屬來說，有一個特定的頻率，照上去光的頻率一定要比特定的頻率高，電子才能夠打出來，如果比那個頻率低，打不出來。愛因斯坦解釋，光除了有波動性質(zhì)之外，還有量子的性質(zhì)，它是一顆一顆、一份一份的，只有當最小單元所含有的能量足夠大的時候，才能夠把電子打出來，而最小單位的能量，或者說每一個光子所攜帶的能量等于多少？等于某一個常數(shù)乘上光的頻率，這就解釋了當頻率太低的時候，一個光子所具備的能量不足以把電子從金屬里面打出來，愛因斯坦用光的量子理論，成功地解釋了光電效應。

量子計算機的好處

　　量子力學里面有許多主要的結(jié)論，與日常生活的概念聽起來是不一樣的，因為它處的對象是元子層次的世

界。在日常生活的宏觀世界，支配運動的規(guī)律是牛頓力學；而在微觀世界里面，則是量子力學?，F(xiàn)在為什么有人說21世紀會變成量子的世界？原因是量子力學的一系列規(guī)律或者量子力學規(guī)律的適用性，它的范圍逐漸大起來?！眳桥嗪嘣谘葜v中指出，量子力學里面有幾條很著名的定理：一是光的粒子性和波動性；二是量子態(tài)可以同時占據(jù)；三是所謂吃不準關系，對一個粒子來說，要同時把它所在的位置測準，要把它的速度測準，不可能。他認為，現(xiàn)今對于量子計算機來說，最重要的就是量子態(tài)可以同時占據(jù)的事情。這就相當于薛定諤貓，光子兩個狀態(tài)可以同時去，與宏觀系統(tǒng)概念完全不一樣，量子計算機最基本的理論依據(jù)就在于此。理論依據(jù)是什么？我們要去做，找那個物理系統(tǒng)，它要有兩個量子態(tài)，這兩個量子態(tài)要能夠同時占據(jù)，這就是現(xiàn)在量子計算機或者量子計算所研究的主要內(nèi)容。

　　從計算機的角度來說，這意味著什么？意味著用量子比特的時候，是一個并行的計算，對經(jīng)典比特來說，因為任何時刻只能占據(jù)一個狀態(tài)，你只能對這個狀態(tài)起作用。而對量子比特來說，相當于八個系統(tǒng)同時在做用量子比特和經(jīng)典比特比，量子的所謂并行性是量子計算最精華的所在?！眳桥嗪喾治龇Q，有許多計算的問題，不是不會做而是沒有時間去做。如果說用了量子比特以后，做任何一種計算，相當于并行的計算，原來要一個一個做的計算可以一起做，計算就快了很多。他還形象地舉例稱，如果一個數(shù)字是129位，按照這個來分解因式，大概要8個月。如果一個數(shù)字是250位，分解因式要到100萬年。如果這個數(shù)字是1000位，分解它的時候是10的25次方年。今天要去破解銀行的系統(tǒng)，8個月也許還有可能，如果數(shù)字大到100萬年才分解，幾乎是不可能完成的任務。而這些東西，用量子算法，幾分鐘就解決了。 量子計算機的未來

　　量子計算機和經(jīng)典計算機最大的區(qū)別就是量子比特用什么樣的系統(tǒng)實現(xiàn)。這個物理系統(tǒng)要有兩個量子態(tài)。這兩個量子態(tài)能夠被同時占據(jù)，這對計算機來說，就相當于用量子比特有量子并行算法的可能性。

　　目前量子計算是初露端倪但前程似錦。至于最后能不能做到像今天這些經(jīng)典計算機一樣，誰也說不準，這就是科學。

個人簡歷

　　吳培亨，男，1939年生，教授、博士生導師 1961年畢業(yè)于南京大學物理系。2005年當選為中科院院士

　　1979年8月至1980年10月在劍橋大學Cavendish實驗室作高級訪問學者

　　1980年10月至1981年12月在英國國家物理實驗室作訪問研究員

　　1988年5月至1988年6月在Denmark大學作訪問教授

　　1989年12月至1990年6月在德國ForschungszentrumJuelich作訪問科學家

　　1993年10月至1994年4月在日本東京大學作訪問教授

　　1995年5月至1995年6月在TechnicalUniversityofDenmark作訪問教授

　　1996年3月至1996年9月，在日本Tohoku大學作訪問教授

　　中國超導科技專家委員會委員

　　江蘇省電子科技協(xié)會副主席

　　中國電子科技協(xié)會會員

　　IEE會員，IEEE高級會員

獲獎情況

　　1.吳培亨，楊森祖，程其恒，“液氮溫區(qū)超導電子器件的應用基礎研究”獲國家教委科技進步獎一等

2.吳培亨，楊森祖，程其恒，鮑家善，“超導隧道效應的高頻應用”獲江蘇省科技進步獎三等獎

　　3.吳培亨，楊森祖，程其恒，鮑家善，“毫米波、亞毫米波段超導器件的開發(fā)和研究”獲國家教委科技進步獎二等獎

　　4.微波超導科研組，“三公分波段微波超導接收機”獲全國科學大會獎

　　5.吳培亨，程其恒，楊森祖，“氧化物超導體在液氮溫區(qū)的約瑟夫遜效應的研究”獲國家自然科學三等獎

人物語錄

　　“我想利用這個機會，和大家分享一點關于量子計算方面最基本的概念。大家都知道現(xiàn)在的計算機非常普遍，從大型計算機到臺式計算機到筆記本電腦，這些都已經(jīng)很清楚。為了區(qū)別起見，我把我們現(xiàn)在常用的計算機叫做經(jīng)典（或傳統(tǒng)）計算機。今天我要說的完全是另外一類計算機，它是按照量子力學的原理所構建的完全新型的一種計算機。”吳培亨表示，有關量子計算機是最近十幾年以來，科技界很熱心做的事情。起初只是討論量子力學的基本原理能不能用到計算機上去，但直到現(xiàn)在，還沒有做出真正像經(jīng)典計算

機那樣可以用的計算機。

　　“所以在學術界里，大多數(shù)人是將其稱為量子計算，而不稱為量子計算機。”吳培亨認為，隨著科技的進步和時代的發(fā)展，有可能通過這個概念做出很好的、全新的計算機。

　　“為了要說明白這個概念，我從經(jīng)典計算機開始說起?！眳桥嗪喾Q，世界上第二臺計算機大概是在上世紀40年代做出來的，那時候還沒有晶體管，更沒有集成電路，開始的時候都是用電子管做的。第二臺計算機用了1800個電子管，重量30噸，里面所用到的電線大概是800公里，此后做了許許多多的改進，并涌現(xiàn)出半導體、集成電路等。 “在將近60多年計算機的發(fā)展中，盡管經(jīng)歷了許許多多重大的變革，但是有兩件事情沒有變：在經(jīng)典計算機里面，數(shù)的表示都用二進制，而我們通常是十進制；另外，要構建一個物理系統(tǒng)作為信息的載體，0和1無疑是最簡單的方法?！眳桥嗪嘟榻B，從學術上來說經(jīng)典計算機一定要構建一個物理系統(tǒng)，作為信息的載體，這個物理系統(tǒng)有兩個態(tài)，分別叫0態(tài)和1態(tài)，任何一個時刻，要么占據(jù)0態(tài)，要么占據(jù)1態(tài)，沒有一個系統(tǒng)同時占據(jù)0態(tài)和1態(tài)。總之，經(jīng)典計算機里面最基本的兩個東西：一是用二進制；二是二進制的信息載體是一個經(jīng)典的比特，經(jīng)典的比特在任何特定的時刻只能夠要么是0態(tài)，要么是1態(tài)。

著作論文

著作

　　1.鮑家善，吳培亨編譯，《參量放大器(Ⅱ)》，科學出版社，北京，1962

　　2.吳培亨等譯，《微波測量方法》，上?？萍汲霭嫔?，上海，1964

　　3.《微波電路》，科學出版社，1980

論文

　　1.MicrowaveSuperconductingReceivers,Physics，Vol.7，No.3，1978

　　2.BroadbandVideoDetectorsat8mmWaveBand(invitedtalk),Proc.ofthe1stNationalConferenceonSuperconductiveTunnelling,Nanjing，1978

　　3.APhase-PlaneSolutionoftheCircuitsContaining，JosephsonJunctionPhysics，Vol.8No.3，1979

　　4.J.R.WaldP.H.Wu，AnAlternativeAnalysisoftheNonlinearEquationsofthecurrent-Driven，JosephsonJunctionJournaloflowTemperature，1982

　　5.P.H.WuN.R.Cross,T.G.Blaney，F(xiàn)abricationofStableJosephsonPointContactsforSubmillimetre-WavelengthMixers，J.phys.E.，Vol.16，1983

　　6.EncapsulatedPointContactsforSub-mmwavelengthmixers,Proc.ofJointSino-JapaneseSeminaronthePhysicsandApplicationsofJosephsonEffectBeijing,October，1983

　　7.AGeneralSurveyoftheResearchonSuperconductivetunnellinginChinaIBID，1983

　　8.ApplicationsoftheJosephsonEffecttoMicrowaveMeasurements(invitedtalk),TheworkshoponMeasurementsinSouthwestChinaKu，1984

　　9.ExperimentalStudiesonJosephsonOscillator-mixerLowTemperatureandSuperconductivity，1985

　　10.H.Ouyang，P.H.Wu，ChaosinJosephsonJunctionandtheEffectsofcosぷterm，Proc.ofthe4thNationalConferenceonSuperconductiveTunnelling,1985

　　11.ConversionEfficiencyandNoiseofIncoherentDetectioninJosephsonOscillator-mixer,Proc.ofthe4thNationalConferenceonSuperconductiveTunnelling,1985

　　12.QiangHu，P.H.Wu，AnadjustablePulseGeneratorUsingJosephsonTunnelJunction,Proc.ofthe4thNationalConferenceonSuperconductiveTunnelling,1985

　　13.CalculatingtheParametersofanSISJunctionfromtheExperimentalIVCurve,Proc.ofthe4thNationalConferenceonSuperconductiveTunnelling,1985

　　14.吳培亨，楊森祖，程其恒，吉爭嗚，采用單極子微帶天線耦合的ＳＩＳ結(jié)混頻器變頻效率的研究，低溫物理學報，Vol.8，No.4，1986 15.吳培亨，小面積Ｐｂ合金隧道結(jié)中的準粒子射頻感應臺階，低溫物理學報，Vol.8，No.3，1986

　　16.吳培亨，盛玉寶，籍榮甫，用于亞毫米波的點接觸超導二極管的研制，低溫物理學報，Vol.8，No.4，1986

　　17.Q.Huang，P.H.Wu，StudyonHysteresisinJosephsonTunnelJunction:CalculatingtheMinimumCurrentonPhasePlane，Jpn.J.Appl.Phys.，Vol.26，1987

　　18.吳培亨，程其恒，楊森祖，范敏華，馮一軍，陳健，李元等，JosephsonFrequencyMixingBetweenTwoK`-`a`!`BandSignalsinCeramicBridgeatliquidNitrogenTemperatures,KexueTongbao，Vol.32，No.24，1987

　　19.P.H.Wu，SuperconductingElectronicsinChinaInternationalSuperconductivityElectronicsConfer，1987

　　20.P.H.Wu，Q.H.Cheng，S.Z.Yangetal，TheJosephsonEffectinaCeramicBridgeatLiquidNitrogenTemperatureJapanese，JournalofApplied，1987

　　21.M.H.Fan，P.H.Wu，TheOccurrenceofChaosinRF-DrivenJosephsonJunctionandtheTailsonitsIVCurves,InternationalSuperconductivityElectronicsConfer，1987

　　22.P.H.Wu，M.Qian，SimpleMethodtoDetermineMicrowavePhaseElectronicsLetters，Vol.23，No.20，1987

　　23.TheJosephsoneffectinLiquidNitrogenUsingallCeramicJunction,J.NanjingUniv(NaturalSciences)，1987

　　24.M.H.Fan，P.H.Wu，TheBifurcation-ChaoticTreesSeparatedByPeriodicSolutionsinanRF-DrivenJosephsonJunction,InternationalSuperconductivityElectronicsConfer，1987

　　25.吳培亨，程其恒，楊森祖，范敏華，馮一軍，陳健，李元，陸懷先，液氮溫度下陶瓷橋中兩個Ｋａ波段信號的約瑟夫遜頻率混頻，科學通報，Vol.16，1987

　　26.Y.M.ZhangandP.H.Wu,Anumericalcalculationoftheheightofthefirstzero-fieldstepinlongoverlapJosephsontunnelJunction,InternationalSuperconductivityElectronicsConfer，1987

　　27.吳培亨，超導結(jié)聲子檢測器中信號幅度的理論估算，低溫與超導，Vol.16，No.3，1988

　　28.吳培亨，ＳＩＳ結(jié)參量放大器的研究，低溫物理學報，Vol.10，No.3，1988

　　29.李元，楊森祖，吳培亨，Nb/Al-AlOx/Nb隧道結(jié)的制備，物理學報，Vol.37，No.5，1988 30.Y.Li，S.Z.Yang，Z.M.Ji，Z.J.Sun，D.Jin，P.H.Wuetal，Researchon?YBCOSuperconductingthinfilmsatLiquidNitrogentemperaturesActaPhysicaTemperaturaeHumilis，1988

　　31.吳培亨，約瑟夫遜結(jié)中分岔和混沌的研究，低溫與超導，Vol.16，No.4，1988

　　32.N.X.Shen，P.H.Wu，S.Z.Yang，Q.H.Cheng，Y.B.Sheng，HeightsofMicrowaveInducedSteps,TemperatureDependentSupercurrentandOtherExperimentalObservationsinYBCOWeakLinkIEEETrans.，Vol.MAG-25，No.2，1989

　　33.M.H.Fan，P.H.Wu，InterpretationofSomeExperimentalObservationsonYBCOweakLinkintermsofSeriesGrainBoundaryJunctions，J.Appl.Phys,Vol.66，1989

　　34.JimingS，P.H.Wuetal，JosephsonHarmonicMixingandInternalOscillation-mixinginYBCOsuperconduc-tingWeakLinkatLiquidNitrogenTemperatrueIEEETrans.，Vol.MAG-25，No.2，1989

　　35.Y.M.Zhan，P.H.Wu，NumericalCalculationoftheheightofvelocity-matchingstepofflux-flowtypeJosephsonOscillator，J.Appl.Phys,Vol.68，1990

　　36.SenzuYa，P.H.Wuetal，PreparationofYBCOthinfilmsbymagnetronSputtingwithinSituPlasmaOxida-tion，J.Appl.Phys,Vol.68，1990

　　37.QianMin，K.Z.Xue,P.H.Wu，ApplicationofKramers-KronigTransformtoDeterminationofCavityImpedanceforBothSmallandLargeCouplingsElectronicsLetters,Vol.261990

　　38.M.H.FanP.H.WuMeasurementsontransitionfromquasiperiodicitytoChaosinaJosephsonJunctionanalog，ActaPhysicaTemperaturaeHumilis，1990

　　39.P.H.Wu，Yunhu，C.Heiden，Uptothe51stharmonicmixinginYBCOweaklinkOperatedinLiquidNitrogen，Appl.Phys.Lett，Vol.57，1990

　　40.SomePossibleApplicationsofhighTcSuperconductorsinAnalogElectronics(invitedtalk)，Proc.oftheinternationalWorkshoponHighTemperatureSuperconductivity，1990

　　41.SunZhij，JiZhengming,YangSinzu,andWuPeiheng，F(xiàn)abricationofY-Ba-Cu-O/barrier/Y-Ba-Cu-OtrilayerstructureChinese，J.ofLowTemperature，Physics(formerlyActaPhysicaTemperaturaeHumilisSinica)，Vol.13，P.334，1991

　　42.P.H.Wu，YunhuiXu，andC.HeidenHarmonischesMischen?mitYBa`-`2`!`Cu`-`3`!`O`-`7-x`!`Microbrucken,insupraleitungundTieftepaturtichnik,(VDI-TZProceedings,VDI-VerlagGmbH,Dusseldorf)，1991

　　43.FengYij，ChengQiheng,LiuHanmo,WuPeiheng,YangSenzu,JiZh，ObservationofthespatialdistributionofthecriticalcurrentdensityJcinYBaCuOsuperconductingthinfilmsbylowtemperataturescanningmicroscopy，ChineseJ.ofLowTemperaturePhysics(formerlyAct，1991

　　44.J.H.Zhou，H.Zhang,S.Z.Yang,andP.H.Wu，ReactiveionetchingofniobiumfilmsJ.NanjingUniv.(Naturalsciences)，Vol.28，P.239，1992

　　45.FengYij，ChengQiheng，WuPeiheng，andLiuHanmo，ObservationofthespatialdistributionofthecriticalcurrentdensityinTiBaCaCuOthinfilm，ChineseJ.ofLowTemperaturePhysics(formerlyActaPhysicaTeperaturaeHumilisSinica)，Vol.14，P.356，1992

　　46.P.H.Wu，QianMin，CalculationsofthemicrowaveconductivityofhighTcsuperconductingthinfilmsfrompowertransmissionmearurements，J.Appl.Phys.,Vol.71，P.5550，1992

　　47.J.H.Zhou，P.H.Wu,S.Z.Yang，AnalysisofSISquasiparticleparametricamplifierChinese，J.ofLowTemperaturePhysics(formerlyActaPhysicaTemperaturaeHumilisSinica)，Vol.14，P.136，1992

　　48.J.H.Zhou，H.F.Xu,S.Z.Yang,andP.H.Wu，Parametricamplificationusingsupercinductor-insulator-superconductorjunctions:Astudycarriedoutonanelectronicsimulator,Appl.Phys.lett.,Vol.60，P.1390，1992

　　49.J.H.Zhou，H.F.Xu，S.Z.YangandP.H.Wu，AsimulationstudyonSISparametricamplifier，KexueTongbao，Vol.37，P.857，1992

　　50.Y.J.Feng,Q.H.Cheng,P.H.WuandH.M.Liu，SpatialvariationofthecriticalcurrentdensityofhighTcsuperconductingthinfilms,J.Appl.Phys.,Vol.72，1992

　　51.JinBiaoChengQiheng,XuWeiwei,WuPeiheng,YanShaolinandHarmonicmixerat3mmwavebandatliquidnitrogentemperatures,ChineseJ.ofLowTemperaturePhysics(formerlyActaPhysicaTemperatureaeHumilisSinica)，Vol.14，P.346，1992