潘建偉

2020-12-06 中國科學院

　　在位於上海浦東新區的中國科學技術大學（以下簡稱「中科大」）上海研究院，潘建偉院士（上圖，新華社記者張端攝）和他的同事正在為將於2016年發射的量子科學實驗衛星忙碌著。從大學時與「量子」結緣，潘建偉已和「量子」打了20多年交道。

　　要建立世界領先的量子光學實驗室

　　在中科大念本科時，潘建偉第一次接觸量子力學。畢業後，他留在中科大攻讀理論物理學碩士學位，研究量子基本理論。其間他意識到驗證量子理論的設想需尖端的實驗技術，而當時國內沒這個條件。

　　英語能力的不足一度讓潘建偉很受挫，但懷著探究量子世界的熱情，1996年他克服困難來到量子研究重鎮奧地利因斯布魯克大學。

　　「你的夢想是什麼？」這是導師塞林格初次見面問潘建偉的話。「我要在中國建一個和您實驗室一樣的世界領先的量子光學實驗室。」潘建偉說。

　　20餘年，潘建偉用行動努力實現他的夢想。僅隔一年，潘建偉與同事在《自然》雜誌上發表了首次實現量子隱形傳態的論文，該成果被美國物理學會、歐洲物理學會和《科學》雜誌評為年度十大進展，《自然》雜誌還將其選為「百年物理學21篇經典論文」。其後他又先後在國際上首次完成量子糾纏交換，三光子、四光子糾纏及其非定域性檢驗，量子糾纏純化等重要實驗。

　　上世紀90年代末，量子信息學科在中國有爭議，甚至有人說是偽科學。但在潘建偉看來，量子信息科技革命是一個重要機遇，即可以從經典信息技術時代的跟蹤者、模仿者邁向未來信息技術的領跑者和引領者。

　　「我們要抓住這次在信息技術領域趕超發達國家的機會。」潘建偉說，從1997年起潘建偉每年利用假期回國講學，和國內前輩一起探討我國量子信息領域發展，並組建了研究團隊。

　　2001年，中科院給予650萬元資金支持，加上國家自然科學基金委的40萬元，潘建偉有了690萬元的研究經費。在導師張永德教授和中科大近代物理系同仁支持下，從零開始，他著手實驗室的組建。

　　讓中國團隊成為量子研究的世界勁旅

　　實驗室如何吸引人才、提高研究水平？潘建偉再回歐洲「取經」，跟導師塞林格繼續從事多光子糾纏方面的研究。

　　很長一段時間，潘建偉像候鳥般國內國外兩頭跑：國外學習經驗，國內指導研究生。實驗室建立不到一年，潘建偉在國內的研究組就以第一單位在權威雜誌《物理評論快報》上發表了7篇論文。2004年，研究組又在國際上首次實現了五光子糾纏和終端開放的量子態隱形傳輸，《自然》雜誌發表了這一成果，併入選歐洲物理學會和美國物理學會評選出的年度國際物理學重大進展。

　　2003至2008年，推進實驗室建設同時，潘建偉繼續在歐洲從事冷原子量子調控方面的學習研究，並通過從國內招收研究生和博士後、選派學生到國際先進小組學習等方式培養研究力量。

　　幾年下來，潘建偉研究團隊已分布在奧地利因斯布魯克大學、英國劍橋大學等多個世界量子研究前沿陣地。2008年，他帶領德國團隊回中科大，分布在海外各地的年輕人也陸續回國，組成了以陳宇翱、陸朝陽、張強、趙博等一批優秀青年學者為骨幹的研究團隊。

　　2004年至今，潘建偉團隊取得一系列有國際影響的研究成果：首次在國際上實現五光子糾纏和終端開放的量子態隱形傳輸；首次實現具有存儲和讀出功能的糾纏交換，實現長程量子通信中亟需的「量子中繼器」；首次實驗實現八光子薛丁格貓態；利用八光子糾纏首次實驗實現拓撲量子糾錯；首次實驗實現百公裡量級的自由空間量子隱形傳態和糾纏分發……

　　《自然》雜誌在報導潘建偉團隊量子通信研究成果時寫道：「在量子通信領域，中國用了不到十年的時間，由一個不起眼的國家發展成為現在的世界勁旅，將領先於歐洲和北美。」

　　讓老百姓享受科技帶來的福利

　　近年來，中科院以中科大為依託，成立中科院量子信息與量子科技前沿卓越創新中心，同時通過整合中科院相關研究所和南京大學、國防科大等優勢高校資源，在教育部支持下成立量子信息與量子科技前沿協同創新中心。量子信息領域主體研究力量的整合，為我國下一步研究量子信息打下基礎。

　　「德國發達的科技和精良的製造業，為經濟發展起了強大推動作用，受益者就是普通百姓。」潘建偉說，我們在做量子信息的基礎研究外，也在關注能否轉化這些研究成果、為經濟發展做點實事。

　　「我們要讓這些尖端研究，為國計民生做點貢獻，讓老百姓享受科技帶來的福利。」潘建偉說。

　　早在2008年，潘建偉團隊在合肥建立了世界上第一個光量子電話網，實現了「一次一密」加密方式的實時網絡通話。2012年和2014年，潘建偉團隊分別建成國際上規模最大的量子通信網絡「合肥城域量子通信試驗示範網絡」和「濟南量子通信試驗網」，大容量的城域量子通信網絡技術已經成熟。

　　目前，國家發改委支持的千公裡光纖量子通信骨幹網工程「京滬幹線」建設正穩步推動，有望於2016年底前後建成連接北京、上海的高可信、可擴展、軍民融合的廣域光纖量子通信網絡，推動量子通信技術在國防、政務、金融等的應用。此外，潘建偉團隊正牽頭實施的中科院空間科學戰略性先導科技專項，將於2016年發射首顆「量子科學實驗衛星」，該項目旨在實現高速星地量子通信，並連接地面的城域量子通信網絡，初步構建我國的廣域量子通信體系。

（原載於《人民日報》 2015-06-02 04版）

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