「九章」問世背後的「科學傳奇」

文 / 北洋君

剛剛，中國宣布重大科技成果：

量子計算原型機「九章」問世。

這個計算機有多厲害呢？

北洋君給大家舉一個例子。

同樣是求解數學算法高斯玻色取樣，

目前世界最快的超級計算機

要用6億年，

而我們的「九章」只需200秒！

這一重大科技成果

不僅牢固確立了

我國在國際量子計算研究中的

第一方陣地位，

還被《科學》雜誌審稿人

評價為

「一個最先進的實驗」

「一個重大成就」。

「九章」量子計算原型機光路系統原理圖

這一重大成就，

凝聚著背後團隊的付出與心血。

而團隊的領頭人潘建偉

絕對是中國科技界的一顆「巨星」。

27歲，他的研究成果，

被《自然》雜誌評為

「百年物理學21篇經典論文」；

31歲，任中國科學技術大學教授；

41歲，成為中國當時最年輕院士；

45歲，獲國家自然科學一等獎；

47歲，入選《自然》十大科學人物……

《自然》雜誌刊登的《量子之父》

《自然》曾以《量子之父》為題

報導過潘建偉，

開頭這樣寫道：

「在中國，有人稱他為『量子之父』。

在他的帶領下，

中國成為遠距離

量子通信技術的領導者。」

這一稱號，潘建偉當之無愧。

NO.1

他是愛因斯坦的崇拜者

他決定與量子「糾纏」下去

1970年，潘建偉出生在浙江東陽農村。

初中時，家裡搬到了縣城，

環境一換，

他比別人差出一大截，

不僅語文成績低，

而且第一次寫英語作文

只得了40分！

可他並不氣餒，

反而添了動力。

為了學好英語，

他不時纏著同學練口語，

還經常向老師請教。

很快，他進步神速，

憑著這種不放棄、不服輸的精神，

1987年，他順利考上中國科技大學。

那時的班裡，可謂藏龍臥虎，

光是全國狀元就有七個。

同學們的水平都很高，

而他卻不想再去拼分數，

他想和兒時一樣，

去鑽研自己真正感興趣的東西。

那時，他是愛因斯坦的崇拜者，

他說：「愛因斯坦的散文是最深刻最美的，

讓我堅定了研究物理的決心，

讓我感覺從簡單的事實後面，

可以找到一個規律，

現在、將來不會變。」

後來他對量子疊加態的問題，

產生了濃厚的興趣。

可當時的他怎麼也想不明白，

為什麼會有量子疊加態呢？

在他看來，

一個人要麼在上海，要麼在北京，

怎麼可能同時既在上海又在北京呢？

量子世界的奇怪與陌生，

讓他陷入了苦思。

想不明白就一直想，

上課也想，吃飯也想，

於是在期中考試的時候，

他差點掛科。

量子世界越古怪，他越想搞明白，

於是他決定和量子「糾纏」下去，

這一「糾纏」，就是20多年。

在中國獲得理論物理碩士後，

他決定出國讀博。

可眼看其他同學都順利出國了，

他卻連方向和導師都沒選好，

很多人不斷催促他，他卻說：

我是要選準方向，選對導師，

不是為了出國而出國，

而是要把最先進的技術學回來。

當時他能選的導師

有一位諾獎得主，

如果跟著他，

以後的發展肯定不是問題。

親朋好友都高興極了，

想著他以後會有大出息。

沒成想，他再三斟酌後，

竟放棄了這位諾獎得主，

轉而選擇了他的弟子，

名不見經傳的塞林格教授。

潘建偉與導師賽格林教授

那時的塞林格還只是位普通的教授，

可在潘建偉眼裡，

他卻是量子力學方面最好的導師。

果不其然，如今的塞林格教授

已是世界量子力學的頂級大師，

並擔任奧地利科學院的院長。

NO.2

回國去，

做量子領域的引領者！

帶著對知識的渴求，

他來到奧地利維也納大學。

當他第一次見到塞林格教授時，

這位導師問他：「你的夢想是什麼？」

他脫口就說：

「我要在中國建一個

世界一流的量子物理實驗室。」

年輕人的豪言壯語，

在外人看來不切實際。

但他此後的每一步，

都是在朝著這個方向努力地邁進。

來到歐洲後，

他就像餓牛進入乾草地一般，

整日泡在實驗室裡，

一個理論物理專業的碩士，

要想進入實驗量子物理的前沿，

其困難可想而知，

而他卻絲毫不怕。

1997年，在塞林格的指導下，

他在世界權威雜誌《自然》上發表論文，

宣布實現了量子態的隱形傳輸，

這一實驗被學術界公認為

是量子信息實驗領域的開山之作，

世界頂級雜誌《科學》也將這一成就列為

年度全球十大科技進展，

這一年，他才27歲。

潘建偉發表的論文和《科學》雜誌封面

畢業後，國外實驗室紛紛向他拋來橄欖枝，

可他卻做了一個令所有人震驚的決定：

回祖國！

他說：「從出國的那天起，

我就沒想過會在國外待下去。」

他一直都在思考，

中國該如何抓住這次機會，

在信息技術領域趕超發達國家。

2001年，他在中科大組建了，

量子物理和量子信息實驗室。

那時，他感嘆地說道：

「過去，我們在科研領域，

常常扮演追隨者和模仿者的角色，

研究方向的選定、科研項目的設立，

都要先看看國際上有沒有人做過。

量子信息是一個全新的學科，

我們必須學會和習慣做領跑者和引領者。」

NO.3

把學生送出去深造，

他們全都學成歸國！

說起來容易，做起來卻很難，

他曾在國內做過科普演講，

演講中，他用最生動淺顯的方法，

講量子疊加態、量子糾纏，

可下面的學生卻說：

老師，我很認真聽了，但是聽不懂。

然後，學生就不聽了，

轉而去玩遊戲、刷朋友圈去了。

他心裡著急，

對科學沒有真正的興趣，

怎麼能培養出諾貝爾獎大師呢？

他不由得想起了

自己在歐洲留學的時候，

曾到阿爾卑斯山山區大峽谷遊覽，

在那裡，他見到一個80多歲、

滿頭白髮坐在輪椅上的老太太。

她見到中國人後非常高興，

問他：你是幹什麼的？

他說：我是做量子物理的。

然後她進一步問：

你做量子物理哪一方面的?

他形象地做出了解釋。

沒想到，老太太竟說：

我讀過你在《自然》雜誌

發表的那篇文章。

當時他非常感動。

在歐洲，對於科學，

一個鄉村老太太都會感興趣，

那時的他就發現：

人類對於科學，

是有一種天生好奇心的。

他覺得：如果現在中國人

對科學都沒有這種原始衝動了，

沒有興趣了，

那我們怎麼可能

變成一個真正有創新力的國家呢？

潘建偉及其團隊

於是他想方設法，

去激發學生們的求知慾和好奇心。

他將學生們

送到世界上最好的實驗室去深造。

在他的影響之下，

他們學成之後，

沒有一個人留在國外，

都毫不猶豫地回到他的身邊。

2009年，潘建偉在人民大會堂

看《復興之路》展覽，

他心潮澎湃地

給自己的學生發了一條簡訊：

宇翱，我正在人民大會堂

看《復興之路》，

感觸良多！

甚望你能努力學習提升自己，

早日學成歸國

為民族復興、科技強國盡力！

這條簡訊，

陳宇翱一直保存到了今天。

他說，我能感受到老師

當時心情的激動，

他是多麼迫切

為祖國科技建設做出貢獻！

而這些年輕量子物理學家們更知道：

潘建偉組建的團隊，

就是他們成長和工作最好的地方。

老師所傳達出的信念：

在中國做出世界一流科研成果，

也是他們的初心。

正因為他的這份執著和努力，

他的團隊如今被稱作「夢之隊」，

有著中國最頂尖的

物理學家團隊，

2005年和2013年，

他和團隊成員陳宇翱，

先後獲得歐洲物理學會「菲涅爾獎」。

潘建偉（右一）和陳宇翱（左一）

潘建偉（右一）和陸朝陽（左一）

2012年，潘建偉榮獲國際量子通信獎，

成為獲得此獎項的首位華人物理學家。

2016年，潘建偉團隊榮獲年度

「國家自然科學獎一等獎」。

此獎被認為是

中國自然科學領域最高獎，

那時，他才45歲，

他在成為中國最年輕的院士之後

又成為拿到國家自然科學獎

最年輕的科學家！

NO.4

沒有信息安全

就沒有我們國家的安全！

之後，他的科研創新不斷，

2016年，他和團隊自主研製的，

世界首顆量子科學實驗衛星「墨子號」，

在酒泉衛星發射中心發射成功，

這意味著中國量子保密通信技術，

成功了一半。

量子科學實驗衛星「墨子號」發射成功

量子通信是目前理論上

被證明無條件安全的通信手段。

潘建偉說：

量子其實就是一個小小的顆粒，

比如15瓦的小燈泡，

每秒鐘都會發射出萬萬億顆小顆粒，

我們把這個小顆粒稱之為量子。

平時我們上網，

都是通過光通訊

把信息在網絡裡傳來傳去。

但是在傳輸的過程中，

如果旁邊有一個竊聽者，

就可以拿走一點能量，

他就會知道我們在說什麼。

而量子顆粒因為非常小，

是在用最小的顆粒傳輸信息。

潘建偉說：量子衛星的一個主要任務，

就是量子保密通訊。

這可以在很大程度上

改善我們的信息安全。

在信息安全的傳統領域，

中國一直落後，長期受制於人。

潘建偉曾迫切又焦急地說：

我想我們至少應該有一種需求，

一種強烈的動機，

儘快找到一種手段，

不要讓別人看我們，全部都是透明的！

沒有信息安全，

就沒有我們國家的安全！

潘建偉說：在我們之前，

沒有任何可以借鑑的成功經驗。

世界第一顆量子衛星的發射成功，

給了中國科學家極大的信心。

將來，中國還會嘗試發射

更多的量子通訊衛星。

在5至10年的時間裡

構建包含國防、金融、

政務、商業等領域的

絕對安全的

全球量子保密通信網。

潘建偉團隊在量子領域的成果，

已經用在了中國的潛艇上。

潛艇最大的特點是隱蔽性，

作戰時需要長時間在水下潛航，

但潛艇在深水中的通訊和導航

卻受到嚴重影響。

中國最近完成了一項試驗，

潛艇在海裡不用上浮，

連續航行數月，

最後到達指定位置，

而且還可以傳輸大量數據。

這一切都是因為潘建偉為潛艇研製的

專用量子導航定位系統，

使其能在水下完整接收衛星信號。

憑藉對祖國科技事業的巨大貢獻，

他被評為，

2016年感動中國十大人物。

NO.5

愛散步，愛吃野菜，

這個科學家有點萌！

雖然獎項眾多，盛譽不斷，

但潘建偉覺得，自己對物理學的鑽研，

跟這些獎沒有任何關係，

他甚至提議：

科學的成就不需要獎來肯定。

在他看來，自己所做的努力，

只是來自於最初的好奇心。

生活中的他喜歡在工作間隙，

悠閒散步，撿撿樹枝和板慄。

也愛做點小菜，

尤其喜歡家鄉的野菜。

他還喜歡和兒子

玩有趣的物理遊戲。

在他眼裡，

在和自然近距離接觸的狀態下，

還原人類最初的狀態，

和自然沒有隔閡，

與自然融為一體，

保持初心，

才是對物理學的真正追求。

現在的他還希望，

在地月拉格朗日點上放一個糾纏光源，

向地球和月球分發量子糾纏。

如果這個夢想能實現，

潘建偉將摘取

這個領域「皇冠上的明珠」。

他說：發展量子通信、

量子計算技術是國家重大需求，

是我義不容辭的責任，

而把量子世界最奇怪的問題搞清楚，

也是我內心最大的原動力。

人常說：朝聞道，夕死可矣。

他卻說：無論什麼時候，

只要把為什麼會有量子糾纏搞明白，

我馬上就可以死，沒有問題的。

但是現在可能還搞不清楚，

所以我就想活得長一點，

我想把它搞明白。

一個真正的科學家，

必須保持初心，必須有責任心，

必須有無窮的耐心，

去理解這個宇宙是怎麼樣的，

這就是科學探索的動機，

而這也一定是他能成為，

中國最好的量子物理學家的動機。

在巨大的名利聲望前，

潘建偉堅守學術的真諦，

這是學者最難能可貴的。

他嗅每一片落葉的味道，

對世界保持著孩童般的好奇，

只是和科學糾纏，

保持與名利的距離，

站在世界的最前排，和宇宙對話，

以先賢的名義，做前無古人的事業！

這是感動中國人物頒獎典禮上，

他所得到的讚美之詞。

今天，讓我們向這位

為中國科技發展做出卓越貢獻的

科學家——潘建偉院士及其團隊，

致敬！

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來源：北洋之家綜合德國優才計劃、央視《開講啦》《感動中國》等