潘建偉：讓量子信息技術(shù)領(lǐng)跑世界

　　2016年8月16日，世界首顆量子科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星"墨子號(hào)"升空，它實(shí)現(xiàn)了衛(wèi)星和地面之間的首次量子通信，也使主導(dǎo)量子通信科研的物理學(xué)家、中國(guó)科學(xué)院院士、中國(guó)科技大學(xué)常務(wù)副校長(zhǎng)潘建偉從實(shí)驗(yàn)室中走到公眾面前，讓更多的人了解到中國(guó)在科學(xué)前沿技術(shù)--量子通信中達(dá)到了世界一流水平。2018年12月18日，潘建偉再次成為公眾焦點(diǎn)。在北京召開(kāi)的改革開(kāi)放40周年大會(huì)上，潘建偉以"量子信息研究的創(chuàng)新者"的身份榮獲"改革先鋒"稱號(hào)。

　　從量子論中脫穎而出的中國(guó)學(xué)者

　　潘建偉，1970年生于浙江東陽(yáng)。1987-1995年在中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)學(xué)習(xí)，先后獲理論物理專業(yè)學(xué)士和碩士學(xué)位。1996年赴奧地利學(xué)習(xí)，1999年獲維也納大學(xué)實(shí)驗(yàn)物理博士學(xué)位，1999-2001年在維也納大學(xué)實(shí)驗(yàn)物理所從事博士后研究。2008年入選中組部首批"千人計(jì)劃"。2011年11月當(dāng)選為中國(guó)科學(xué)院院士。2012年9月當(dāng)選為發(fā)展中國(guó)家科學(xué)院院士。中科院量子科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星先導(dǎo)專項(xiàng)首席科學(xué)家。

　　量子論與相對(duì)論被稱為"現(xiàn)代物理學(xué)的兩大支柱"。27年前，作為中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)一名普通本科生的潘建偉，卻在畢業(yè)論文中向量子力學(xué)發(fā)起挑戰(zhàn)，試圖證明這個(gè)理論"是錯(cuò)的"。改革開(kāi)放使中國(guó)迎來(lái)了"科學(xué)的春天"，釋放了無(wú)數(shù)年輕人"求真"的熱望與勇氣，潘建偉就是其中之一。

　　在中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)學(xué)習(xí)期間，潘建偉第一次領(lǐng)略到量子世界的奇妙。

　　世界上是否存在瞬間感應(yīng)？相隔甚遠(yuǎn)的兩個(gè)物體是否可以瞬間影響彼此的行為？這聽(tīng)上去很荒誕，但在量子物理世界中，兩個(gè)糾纏起來(lái)的微觀粒子不論相隔多遠(yuǎn)，都能瞬間"感受"到對(duì)方的狀態(tài)，這種感應(yīng)就是一百多年來(lái)物理學(xué)家們爭(zhēng)論不休的量子糾纏。被愛(ài)因斯坦稱為"鬼魅般超距作用"的量子糾纏，一次次被實(shí)驗(yàn)證明了其真實(shí)存在性，同時(shí)它也被挖掘出應(yīng)用于保密通信上的價(jià)值，即量子通信。

　　但隨著研究的深入，潘建偉意識(shí)到量子理論中的各種奇特現(xiàn)象需要更加尖端的實(shí)驗(yàn)技術(shù)和條件才能夠得到驗(yàn)證，而當(dāng)時(shí)國(guó)內(nèi)在這方面還相對(duì)落后。于是1996年潘建偉來(lái)到奧地利因斯布魯克大學(xué)，師從奧地利物理學(xué)家Anton Zeilinger攻讀博士學(xué)位。那時(shí)Anton Zeilinger教授已經(jīng)建立了量子實(shí)驗(yàn)室，并且是量子物理學(xué)領(lǐng)域的國(guó)際權(quán)威。在這里，潘建偉和同事們完成了國(guó)際上首次實(shí)現(xiàn)光子的量子隱形傳態(tài)的實(shí)驗(yàn)，這被認(rèn)為是量子信息實(shí)驗(yàn)領(lǐng)域的開(kāi)端。此后幾年內(nèi)，潘建偉和同事們又先后實(shí)現(xiàn)了一系列量子信息領(lǐng)域的先驅(qū)性實(shí)驗(yàn)，這些寶貴的經(jīng)歷為以后潘建偉在量子通信領(lǐng)域的突破性貢獻(xiàn)奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

　　2016年8月16日升空的"墨子號(hào)"于2017年圓滿實(shí)現(xiàn)了三大既定科學(xué)目標(biāo)，在國(guó)際上率先實(shí)現(xiàn)了千公里級(jí)星地雙向量子糾纏分發(fā)、千公里級(jí)星地高速量子密鑰分發(fā)和千公里級(jí)地星量子隱形傳態(tài)。

　　在"墨子號(hào)"的研究上，潘建偉和他的團(tuán)隊(duì)沒(méi)有任何成功的經(jīng)驗(yàn)可以借鑒，他們面對(duì)了無(wú)數(shù)的挑戰(zhàn)，團(tuán)隊(duì)成員將這些挑戰(zhàn)戲稱為"打怪獸"。其中有一個(gè)"怪獸"是如何讓快速飛行的量子衛(wèi)星被地面的光學(xué)天線精準(zhǔn)跟隨，這相當(dāng)于在1萬(wàn)米高空的飛機(jī)上往地面上一個(gè)儲(chǔ)蓄罐里投硬幣，還必須保證每個(gè)硬幣都能扔到儲(chǔ)蓄罐中，難度可想而知，很多人都說(shuō)這不可能做到，但他們最終做到了。

　　打倒這些"怪獸"背后是數(shù)不清的實(shí)驗(yàn)，數(shù)不清的屢敗屢戰(zhàn)和數(shù)不清的日以繼夜。同時(shí)，他們還承受著來(lái)自外界的壓力，實(shí)驗(yàn)室成立之初，許多媒體和業(yè)內(nèi)人士將量子通信稱為偽科學(xué)，而潘建偉一次都沒(méi)有發(fā)聲澄清和辯解，只是依舊日復(fù)一日地研究應(yīng)用量子通信。他們的實(shí)際科研成果向世人發(fā)出了最倔強(qiáng)的聲音。

　　開(kāi)通世界首條量子保密通信干線--"京滬干線"

　　"墨子號(hào)"成功升空后，潘建偉團(tuán)隊(duì)于2017年8月在國(guó)際上率先實(shí)現(xiàn)了千公里級(jí)衛(wèi)星和地面之間的雙向量子糾纏分發(fā)和高速量子密鑰分發(fā)，并通過(guò)衛(wèi)星中轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)廣域量子保密通信。他們將和"墨子號(hào)"一起助力我國(guó)構(gòu)建跨度最大、史上最安全的通信網(wǎng)絡(luò)。

　　同時(shí)，他們還開(kāi)通了世界首條量子保密通信干線--"京滬干線"，結(jié)合"京滬干線"和"墨子號(hào)"的天地鏈路，使我國(guó)成功實(shí)現(xiàn)了洲際量子保密通信，建成了全長(zhǎng)2000多公里的量子通信骨干網(wǎng)絡(luò)，連接北京、上海，貫穿濟(jì)南和合肥，該通信網(wǎng)絡(luò)目前已在交通銀行和工商銀行京滬間遠(yuǎn)程應(yīng)用。

　　除此之外，潘建偉和團(tuán)隊(duì)還為中國(guó)潛艇研制了專用量子導(dǎo)航定位系統(tǒng)，可以使?jié)撏г谒峦暾邮苄l(wèi)星信號(hào)，傳輸大量數(shù)據(jù)，這樣潛艇不用上浮便可以隱蔽連續(xù)航行數(shù)月。

　　將來(lái)，潘建偉和他的團(tuán)隊(duì)還會(huì)嘗試發(fā)射更多的量子通信衛(wèi)星，在5到10年的時(shí)間里，構(gòu)建包含國(guó)防、金融、政務(wù)、商業(yè)等領(lǐng)域的絕對(duì)安全全球量子保密通信網(wǎng)。

　　2017年來(lái)，潘建偉和他的實(shí)驗(yàn)室碩果累累，他們的研究成果6次入選兩院院士評(píng)選的"中國(guó)年度十大科技進(jìn)展新聞"、5次入選歐洲物理學(xué)會(huì)評(píng)選的"年度物理學(xué)重大進(jìn)展"、4次入選美國(guó)物理學(xué)會(huì)評(píng)選的"年度物理學(xué)重大事件"。目前為止，潘建偉和他的團(tuán)隊(duì)掌握了國(guó)際上最好的冷原子技術(shù)、最好的精密測(cè)量技術(shù)和最好的多光子糾纏操縱技術(shù)，被稱為"夢(mèng)之隊(duì)"。

　　世界著名雜志《自然》將潘建偉評(píng)為2017年度世界十大科學(xué)人物之一，稱其為中國(guó)"量子之父"。

　　有信心讓量子信息技術(shù)領(lǐng)跑世界

　　2018年3月，作為第十三屆全國(guó)政協(xié)委員的潘建偉在"兩會(huì)"期間的委員通道上接受《中國(guó)電子報(bào)》記者采訪時(shí)表示，在黨中央的高度重視和大力支持下，集中我國(guó)相應(yīng)的科技力量，通過(guò)科技創(chuàng)新，有信心繼續(xù)在量子信息技術(shù)上領(lǐng)跑世界。

　　潘建偉表示，目前量子信息技術(shù)包括兩個(gè)方面的應(yīng)用，一方面是量子保密通信，量子通信通過(guò)原理上不能破解、不能竊聽(tīng)的傳輸方式，在國(guó)防、政務(wù)、金融以及銀行的個(gè)人隱私保護(hù)方面都可以起到比較好的作用；另一方面是量子計(jì)算，如果能夠?qū)崿F(xiàn)操控100個(gè)量子，其計(jì)算能力就可以達(dá)到現(xiàn)在全世界計(jì)算能力總和的100萬(wàn)倍，量子計(jì)算帶來(lái)的強(qiáng)大計(jì)算能力，能夠解決很多經(jīng)典的計(jì)算機(jī)解決不了的問(wèn)題，如氣象的計(jì)算、藥物設(shè)計(jì)和物理材料的設(shè)計(jì)。

　　潘建偉說(shuō)，在國(guó)家的高度重視和大力支持下，我國(guó)在量子技術(shù)上的研究是非常有特色的。比如在量子保密通信的研究上，在國(guó)際上處于全面領(lǐng)先。量子計(jì)算在國(guó)際學(xué)術(shù)界牢牢占有一席之地。目前已經(jīng)有一些比較好的成果，如"墨子號(hào)"成功完成相關(guān)科研任務(wù)，"京滬干線"的全線開(kāi)通。希望通過(guò)未來(lái)5到10年的努力，能夠構(gòu)建一個(gè)天地一體化的量子保密通信網(wǎng)絡(luò)來(lái)保護(hù)千家萬(wàn)戶的信息安全。在量子計(jì)算上，2017年發(fā)布了全球首臺(tái)光量子計(jì)算的原型機(jī)，希望通過(guò)3到5年的努力，實(shí)現(xiàn)50個(gè)比特的相干操縱，其計(jì)算能力在對(duì)某些特定問(wèn)題的求解上，能夠媲美目前最好的超級(jí)計(jì)算機(jī)。

　　在量子信息技術(shù)上國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)非常激烈，黨中央對(duì)此也非常重視，并在"十三五"規(guī)劃中提出，要在量子信息科技領(lǐng)域?qū)嵤┲卮箜?xiàng)目，同時(shí)組建國(guó)家實(shí)驗(yàn)室。"我們希望把全國(guó)相應(yīng)的科技力量集中在一起，通過(guò)科技創(chuàng)新，有信心在這一領(lǐng)域繼續(xù)領(lǐng)跑世界。"潘建偉說(shuō)，"我們這一代人最大的幸運(yùn)，就是能把自己的夢(mèng)想融入改革開(kāi)放的偉大浪潮，與時(shí)代同行，與祖國(guó)同盛！"（記者 劉晶）

　　轉(zhuǎn)自：中國(guó)電子報(bào)

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