--18年耕耘量子領(lǐng)域，立志在國內(nèi)建設(shè)世界一流的量子光學(xué)實(shí)驗(yàn)室--

潘建偉在實(shí)驗(yàn)室做實(shí)驗(yàn)。資料圖片

“我要在中國建一個(gè)世界一流的量子物理實(shí)驗(yàn)室。”

1996年，奧地利，當(dāng)未來的中國科學(xué)院院士、中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)教授潘建偉第一次面對(duì)導(dǎo)師的首個(gè)提問：你的夢(mèng)想是什么？他如是回答。

1996年至今，18年的堅(jiān)持和探索，潘建偉和他的團(tuán)隊(duì)一直為這個(gè)夢(mèng)想而努力。

放棄海外教職，回國組建實(shí)驗(yàn)室，將我國量子研究帶向世界前列

去年，潘建偉榮獲2013年度何梁何利基金的最高獎(jiǎng)——“科學(xué)與技術(shù)成就獎(jiǎng)”，以表彰他在量子力學(xué)基礎(chǔ)問題檢驗(yàn)、量子通信和量子計(jì)算等方面的科學(xué)研究和貢獻(xiàn)。

從2001年回國組建實(shí)驗(yàn)室，12年來，潘建偉帶領(lǐng)他的團(tuán)隊(duì)，使我國在量子信息研究領(lǐng)域迅速走到世界前列。

在量子物理世界里，量子糾纏中的奇特現(xiàn)象被愛因斯坦稱之為“遙遠(yuǎn)地點(diǎn)間幽靈般的相互作用”。年輕的潘建偉在大學(xué)本科期間就迷戀上量子世界。為了解答心中疑惑，他來到量子物理的研究重鎮(zhèn)奧地利因斯布魯克大學(xué)深造。

1999年，當(dāng)國內(nèi)學(xué)術(shù)界對(duì)量子通信領(lǐng)域的研究還很陌生之時(shí)，潘建偉參與的有關(guān)實(shí)現(xiàn)未知量子態(tài)的遠(yuǎn)程輸送的研究成果，同倫琴發(fā)現(xiàn)X射線、愛因斯坦建立相對(duì)論等影響世界的重大研究成果一起被著名的《自然》雜志評(píng)為“百年物理學(xué)21篇經(jīng)典論文”。那一年，他才29歲。

一帆風(fēng)順的科研，沒讓他忘記最初的夢(mèng)想。2001年初，潘建偉開始籌劃在中科大組建實(shí)驗(yàn)室。

潘建偉回憶，剛回國時(shí)，無論是研究水平還是人才儲(chǔ)備，國內(nèi)的基礎(chǔ)都很薄弱。幸好得到中科院、基金委、科技部等部門的支持，設(shè)備、人員很快就到位了，實(shí)驗(yàn)室得到快速發(fā)展。

“我們必須與國際上的先進(jìn)小組保持密切聯(lián)系，向他們學(xué)習(xí)，才能更快地前進(jìn)。”潘建偉說，他和團(tuán)隊(duì)在組織科研隊(duì)伍、開展實(shí)驗(yàn)室建設(shè)的同時(shí)，還繼續(xù)在奧地利維也納大學(xué)從事多光子糾纏方面的合作研究。同時(shí)，在冷原子調(diào)控方面具有很強(qiáng)實(shí)力的海德堡大學(xué)物理所，他以瑪麗·居里講席教授的身份在歐洲通過各種渠道申請(qǐng)經(jīng)費(fèi)支持，從國內(nèi)招收研究生和博士后，為我國培養(yǎng)冷原子量子調(diào)控方面的研究力量。

2008年，在完成了充分的技術(shù)積累和人才儲(chǔ)備后，潘建偉放棄了在海德堡大學(xué)的教職回國全職工作，同時(shí)將在國外的實(shí)驗(yàn)裝置陸續(xù)搬遷回中科大，一起回國的還有他在德國的整個(gè)團(tuán)隊(duì)。

1997年至2006年期間，潘建偉團(tuán)隊(duì)6次刷新量子領(lǐng)域的世界紀(jì)錄，每次研究成果都引起國際學(xué)術(shù)界的關(guān)注。2009年，他們將光纖量子通信安全距離提高到200公里，組建了世界上首個(gè)多節(jié)點(diǎn)的全通型光量子電話網(wǎng)，使量子通信在城市范圍內(nèi)的實(shí)用化成為可能。

“在光量子糾纏操縱和量子通信方面，我國現(xiàn)在處于領(lǐng)跑的位置。”潘建偉自豪地說。

瞄準(zhǔn)量子通信，推進(jìn)計(jì)算機(jī)方面應(yīng)用，將量子技術(shù)發(fā)展到極致

“將量子通信技術(shù)發(fā)展到極致，這既對(duì)國家有利，又能滿足自己的好奇心，對(duì)我來說是現(xiàn)在最大的夢(mèng)想。”潘建偉說。

實(shí)驗(yàn)室組建之初，潘建偉團(tuán)隊(duì)就瞄準(zhǔn)了量子通信這一最先可能走向?qū)嵱没牧孔有畔⒓夹g(shù)。量子通信已普遍被國際上認(rèn)為是事關(guān)國家信息安全的戰(zhàn)略性研究方向，有可能改變未來信息產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域的發(fā)展格局。

潘建偉認(rèn)為，世界信息化產(chǎn)業(yè)飛速發(fā)展，中國很多時(shí)候充當(dāng)?shù)氖亲汾s者的角色，如果搶占量子通信先機(jī)，就有望抓住由模仿者變成引領(lǐng)者的機(jī)遇。

2012年初，以潘建偉團(tuán)隊(duì)為核心的技術(shù)隊(duì)伍，在安徽省合肥市建成了國際上首個(gè)規(guī)?；某怯蛄孔油ㄐ啪W(wǎng)絡(luò)，節(jié)點(diǎn)數(shù)達(dá)到了46個(gè)，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過國際上已有的同類網(wǎng)絡(luò)，標(biāo)志著大容量的量子通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)已經(jīng)取得了關(guān)鍵突破。同時(shí)，他們與新華社合作建設(shè)的金融信息量子通信驗(yàn)證網(wǎng)在北京開通，在世界上首次將量子通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)應(yīng)用于金融信息的安全傳輸。在發(fā)改委支持下，量子通信的京滬干線工程也正積極建設(shè)。

“量子保密通信在城域網(wǎng)上的使用已經(jīng)基本成熟，”潘建偉說，但要實(shí)現(xiàn)廣域的量子保密通信，還需要借助衛(wèi)星。

潘建偉團(tuán)隊(duì)目前正在牽頭實(shí)施中科院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項(xiàng)“量子科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星”，將實(shí)現(xiàn)高速星地量子通信并連接地面的城域量子通信網(wǎng)絡(luò)，初步構(gòu)建我國的廣域量子通信體系。

團(tuán)隊(duì)的另一項(xiàng)工作是推進(jìn)量子技術(shù)在計(jì)算方面的應(yīng)用。潘建偉介紹，利用一臺(tái)萬億次的經(jīng)典計(jì)算機(jī)質(zhì)因數(shù)分解一個(gè)300位的自然數(shù)，需耗時(shí)大約15萬年；而通過在一臺(tái)萬億次的量子計(jì)算機(jī)上運(yùn)行Shor量子算法，大致只需1秒鐘。

“我的興趣是在探求未知，在保持基礎(chǔ)研究興趣的情況下，盡可能做好量子信息技術(shù)的產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)化。”潘建偉說。

雖然我國在量子世界地圖上占據(jù)了一席之地，但潘建偉表示，中國在器件方面還比較弱，今后10年還將加強(qiáng)量子通信技術(shù)和器件的基礎(chǔ)性研究。

“我在感情上從來沒想過到國外工作，出國的目的就是為了回國。”潘建偉說，美國夢(mèng)很大程度上追求個(gè)人理想的實(shí)現(xiàn)，中國夢(mèng)是一個(gè)共同的夢(mèng)想，需要通過每個(gè)人的努力來實(shí)現(xiàn)，因而是更加有胸懷、更加持久的夢(mèng)想。

“個(gè)人的力量是有限的，在中國建設(shè)世界一流的量子光學(xué)實(shí)驗(yàn)室是一個(gè)團(tuán)隊(duì)的系統(tǒng)性工作，需要國家的支持，我們?cè)诹孔有畔㈩I(lǐng)域能做出一點(diǎn)成就，跟當(dāng)時(shí)毫不猶豫的回國和我們國家的日益昌盛是分不開的。”潘建偉說。

（原載于《人民日?qǐng)?bào)》2014-03-14 20版）