Doctor en Física por la Universidad Complutense de Madrid, especializado en los campos de Óptica Cuántica Teórica, Información Cuántica y Gases Cuánticos Degenerados. Actualmente es Director del Instituto Max Planck de Óptica Cuántica en Garching (Alemania), así como Profesor Honorario de la Universidad Técnica de Munich.
Miembro de la Sociedad Max Planck y de la Leopoldina, Academia Nacional de Naturalistas de Alemania, Fellow de la American Physical Society y Académico Correspondiente de la Academia Austríaca de Ciencias y de la Real Academia de Ciencias y Artes de Barcelona. Ha sido galardonado con numerosos premios, entre los que destacan la Medalla Benjamin Franklin, el Premio Príncipe de Asturias de Investigación Científica y Técnica, el Premio Nacional de Investigación Blas Cabrera, el Premio Fundación BBVA Fronteras del Conocimiento y la Cultura en Ciencias Básicas, el Quantum Electronics Prize de la Fundación Europea de Ciencia, la Medalla Franklin en Física, la Medalla de la Real Sociedad Española de Física, el Felix Kuschenitz Preis de la Academia Austríaca de Ciencias, la Medalla de Honor del Instituto Niels Bohr, el Premio Wolf en Física, el Premio de Física teórica de Hamburgo, la Medalla Max Planck de la Sociedad Física de Alemania, el Premio John Stuart Bell, y el Premio de computación cuántica de la Fundación Micius de China. Es Doctor Honoris Causa por las Universidades de Castilla-La Mancha, Politécnica de Catalunya, de Zaragoza, de Valencia, Politécnica de Valencia, Europea de Madrid, y de Buenos Aires.
Editor fundador de la revista internacional Quantum Information and Computation, y editor asociado de varias publicaciones internacionales y nacionales.
Es miembro del Advisory Board del IIIS (Tsinghua University, China), del Consejo Asesor Expertos en Investigación de la Fundación Bancaria "La Caixa" (España), del Consejo Científico de la Fundación BBVA (España), y del Consejo de Administración de Telefónica, S.A. (España).
Profesor visitante en más de 50 universidades y centros de investigación europeos y de Estados Unidos, ha participado en más de 500 seminarios, coloquios o cursos especiales, y ha sido invitado a otros tantos congresos científicos nacionales e internacionales, de los que 20 de ellos han sido organizados por él mismo.
Es autor de más de 400 trabajos científicos publicados en las revistas internacionales más importantes de su especialidad.
