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2017未來(lái)科學(xué)大獎(jiǎng)公布：潘建偉施一公許晨陽(yáng)獲獎(jiǎng) 今年首度頒發(fā)的“數(shù)學(xué)與計(jì)算機(jī)科學(xué)獎(jiǎng)”則授予在雙有理代數(shù)幾何學(xué)上作出的極其深刻的貢獻(xiàn)的北京大學(xué)許晨陽(yáng)。 今年“物質(zhì)科學(xué)獎(jiǎng)”獲獎(jiǎng)?wù)吲私▊ズ退I(lǐng)導(dǎo)的研究團(tuán)隊(duì)發(fā)展了一系列量子光學(xué)方面的創(chuàng)新技術(shù)，包括高全同性單光子源、超高亮度多光子糾纏源、獨(dú)立光子間的量子干涉、線性光學(xué)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(shí)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(tái)的量子密鑰分發(fā)實(shí)現(xiàn)洲際尺度的實(shí)用化的量子通信。這些發(fā)展最終將帶來(lái)一個(gè)連接中國(guó)和世界各個(gè)角落的實(shí)用量子網(wǎng)絡(luò)。  通信安全是人們數(shù)千年來(lái)一直追求的目標(biāo)。在現(xiàn)代社會(huì)，包括商業(yè)和金融、軍事和國(guó)家安全在內(nèi)的很多領(lǐng)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(lái)自量子計(jì)算機(jī)的威脅。而另一方面，基于量子力學(xué)基本原理的量子密鑰分發(fā)提供了原理上無(wú)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(guó)在量子通信領(lǐng)域處于世界領(lǐng)先地位。他的團(tuán)隊(duì)首先于2009年在合肥、2012年在濟(jì)南使用光纖實(shí)現(xiàn)了城市量子通信網(wǎng)絡(luò)。在2016年，他們使用光纖在北京和上海間建設(shè)了世界上最長(zhǎng)（超過(guò)2000公里）的量子鏈路，并通過(guò)十幾個(gè)可信中繼站來(lái)克服脆弱量子信號(hào)的衰減。為了克服由于不完美的單光子源和探測(cè)器導(dǎo)致的安全漏洞，潘建偉團(tuán)隊(duì)發(fā)展了誘騙態(tài)量子密鑰分發(fā)和基于獨(dú)立光子干涉的測(cè)量設(shè)備無(wú)關(guān)量子密鑰分發(fā)，使得量子通信的現(xiàn)實(shí)應(yīng)用成為可能。該團(tuán)隊(duì)還率先發(fā)展了包括糾纏交換和糾纏純化、量子存儲(chǔ)和相位穩(wěn)定方法在內(nèi)的量子中繼技術(shù)，來(lái)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(shù)中再次發(fā)揮關(guān)鍵作用。 潘建偉團(tuán)隊(duì)還成功實(shí)現(xiàn)了世界上第一個(gè)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(guò)千公里，成碼率超過(guò)1kbps。這是一個(gè)在極端條件下（大氣湍流、強(qiáng)震動(dòng)、強(qiáng)溫差、宇宙射線等）首次達(dá)到的高精度量子光學(xué)操控實(shí)驗(yàn)。此外，該團(tuán)隊(duì)具有高空間分辨能力的、在強(qiáng)背景下對(duì)單光子的高靈敏探測(cè)技術(shù)，以及高精度的瞄準(zhǔn)、捕獲、跟蹤技術(shù)，使得基于衛(wèi)星平臺(tái)的自由空間量子通信成為可能。 “生命科學(xué)獎(jiǎng)”獲獎(jiǎng)?wù)呤┮还诮馕稣婧诵攀筊NA剪接體這一關(guān)鍵復(fù)合物的結(jié)構(gòu)，揭示活性部位及分子層面機(jī)理作出重大貢獻(xiàn)。分子生物學(xué)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(dǎo)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(guò)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�(dǎo)致多種人類疾病。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(gòu)沒(méi)有得到闡明。 應(yīng)用近年冷凍電鏡的技術(shù)突破、結(jié)合前人對(duì)剪接體生物化學(xué)和結(jié)構(gòu)生物學(xué)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(gè)揭示了活性部位，很大地推進(jìn)了我們對(duì)剪接體復(fù)合物的理解[1,2]。繼此，施一公博士解析了剪接過(guò)程剪接體三個(gè)重要中間過(guò)渡復(fù)合物的結(jié)構(gòu)[3-6]，顯示剪接體功能重要的重構(gòu)和結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)。施一公實(shí)驗(yàn)室還報(bào)道了人類剪接體的原子分辨率結(jié)構(gòu)[7]。結(jié)合德國(guó)馬普生物物理化學(xué)研究所的Reinhard Lührmann博士和英國(guó)分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)室的Kiyoshi Nagai(長(zhǎng)井潔)博士等科學(xué)家的貢獻(xiàn)，施一公實(shí)驗(yàn)室的結(jié)構(gòu)推動(dòng)我們對(duì)剪接過(guò)程的機(jī)理理解，為治療剪接體相關(guān)的人類疾病提供了結(jié)構(gòu)框架。 [1] Science 349: 1182 (2015). [2] Science 349: 1191 (2015). [3] Science 351: 466 (2016). [4] Science 353: 895 (2016). |
