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潘建偉的量子夢與報國情

  • 發佈時間:2015-06-01 16:25:27  來源:新華網  作者:佚名  責任編輯:羅伯特

  新華網合肥6月1日電(記者徐海濤)“很抱歉,量子衛星項目最近遇到一個難題,我們花了很大工夫才解決,有點累。”記者面前的潘建偉,個子不高,穿著一件舊襯衫,有些蓬亂的頭髮和緊皺的眉頭讓他顯得有些疲憊。

  而一聊起項目的進展,潘建偉的眼中立刻泛起激情:“量子京滬幹線主要節點進展順利,明年底可以交付。量子衛星升空後,世界上第一個星地結合的量子通信網就成型了……”

  27歲入選“年度全球十大科技進展”,41歲當選“最年輕院士”,42歲獲得國際量子通信大獎。如今,45歲的潘建偉正帶領中國科學技術大學量子物理科研團隊,躋身國際前沿,創下一個又一個世界紀錄。

  回首20多年“量子路”,潘建偉一再提起的,是他的科學之愛和報國之情。

  “星地結合”:全球首個廣域量子通信網建成可期

  想要進入中國科大量子工程中心,要經過特殊允許,然後再“風道除塵”。

  在中心其中上下三層的“大實驗臺”上,密密麻麻的裝置著數百個各種“放大鏡”和“奇奇怪怪”的實驗設備,這些設備再通過線束連到3個“大黑盒子”上……工作人員説,這套實驗裝置叫“冷原子量子存儲平臺”。

  從普通人的視角看,量子科學“聽著怪、看不懂”,理解起來簡直是“悖論”。

  作為研究微觀世界的科學領域,量子理論中著名的“薛定諤的貓”,這樣描述量子力學:盒子裏有只貓,在日常生活中它要麼處於活的狀態,要麼處於死的狀態;但在微觀量子世界裏,這只貓會同時處於生和死兩個狀態的疊加。

  正是這看似“怪異”的量子物理所帶來的量子資訊技術,近20年來成為國際研究熱點,並逐漸開啟應用之門:量子資訊有望以其超強的安全性和運算能力,帶來資訊技術的變革。

  2012年初,以中國科大潘建偉團隊為核心的技術隊伍,在安徽省合肥市建成了國際上首個規模化城域量子通信網路。2013年,在國家發改委支援下,中科院聯合相關部門啟動了千公里光纖量子通信骨幹網工程“京滬幹線”項目。

  “目前,‘京滬幹線’的合肥、濟南、北京節點都已建成,上海節點正在建設,2016年底整個項目將交付使用。”潘建偉告訴記者,傳統的通信安全依賴於加密演算法的複雜度,隨著計算能力的提升,被破解的時間越來越短。而量子通信是“目前理論上唯一被證明無條件安全的通信方式”,“京滬幹線”作為世界上第一個廣域量子通信網,建成後將廣泛用於金融、政務、國防等領域資訊的安全傳輸。

  據介紹,要實現全國乃至全球範圍的量子通信,還需要借助“量子衛星”。2011年,全球首顆“量子科學實驗衛星”在我國啟動建設,計劃于2016年發射升空。

  “我們和中科院半導體所、上海技術物理研究所、成都光電研究所合作,目前衛星的研製進展順利。”作為量子科學實驗衛星項目首席科學家,潘建偉告訴記者,“京滬幹線”和“量子衛星”相結合,就可初步構建中國的廣域量子通信體系,為率先建成全球化的量子通信衛星網路奠定基礎。

  胸懷夢想:在中國做出世界一流的科研成果

  潘建偉的“量子路”始於20多年前。

  1992年,中國科大近代物理系本科生潘建偉在畢業論文中,不乏莽撞地向“不合常理”的量子力學理論提出質疑。

  “我試圖在論文中找個例證,來否認這個理論。”正是在這次“挑戰”中,潘建偉迷戀上量子世界的奧妙與未知,從此,他將量子作為一生的研究方向。

  當時中國的量子物理研究,無論理論還是實驗都遠遠落後於國際先進水準。為了深入學習量子力學,1996年,潘建偉來到量子力學的誕生地奧地利,進入因斯布魯克大學攻讀博士學位。

  在國際量子物理學大師塞林格教授帶領下的科研小組裏,潘建偉逐漸嶄露頭角,1997年以他為第二作者的論文“實驗量子隱形傳態”,被美國《科學》雜誌評為年度全球十大科技進展。

  但成為國際一流學者並不是潘建偉夢想的全部。

  第一次見到導師賽林格時,賽林格問他:“潘,你的夢想是什麼?”“我的夢想是在中國建一個和這裡一樣的世界一流的量子光學實驗室。”

  於是,2001年潘建偉回到祖國,在中國科大與同學楊濤一起組建量子資訊實驗室。

  在基礎極為薄弱的狀況下,潘建偉組織科研隊伍、開展實驗室建設,同時與國際先進研究機構保持密切聯繫。他“國內國外兩邊跑”,在奧地利維也納大學、德國海德堡大學等機構從事合作研究。

  量子資訊研究集多學科于一體,要想取得突破,必須擁有不同學科背景的人才。多年來,潘建偉一直有針對性地選送學生出國留學,把他們送到量子資訊研究的優秀國際小組加以鍛鍊。

  近年來,這些年輕人悉數回國,使潘建偉的量子研究團隊得到了空前壯大,形成了一支特色鮮明、優勢互補的年輕研究隊伍。

  經過10年來在人才、知識、技術等方面的探索與積累,“潘建偉團隊”取得了一系列國際前沿科研進展:他們的成果1次入選美國《科學》雜誌評選的“年度十大科技進展”、1次入選英國《自然》雜誌評選的“年度十大科技亮點”、5次入選歐洲物理學會評選的“年度物理學重大進展”、5次入選美國物理學會評選的“年度物理學重大事件”、8次入選兩院院士評選的“年度中國十大科技進展新聞”。

  目前,以潘建偉等學者為代表的中國科大科研團隊,已使中國成為國際量子資訊和量子物理領域的重要研究中心之一。

  潘建偉的學術夢想,正逐步成為現實。

  追夢量子:科技創新服務國家和人民

  “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;中國將領先於歐洲和北美……”

  這是國際權威學術期刊《自然》雜誌,在報道潘建偉團隊量子通信工作的長篇新聞特稿《量子太空競賽》中的觀點。

  當前,科學界認為量子資訊將可能是全球下一代通信和電腦技術的基礎。量子資訊研究,成為國際學界的前沿熱點。

  歐美日等多個國家將量子資訊産業納入戰略規劃,IBM、谷歌、Intel等企業投入資金積極研發量子資訊技術。

  而潘建偉領導的科研團隊,目前在量子通信、量子計算與模擬、量子精密測量三大方向展開科技攻關。其中量子通信方面有“京滬幹線”、“量子衛星”;在量子計算的基礎性研究方面,多次刷新多光子糾纏製備世界紀錄;運用量子測量的高精度,在量子導航、生命科學等方面開展研究。

  有觀點認為,量子資訊科技給了中國這樣的發展中國家一個重大機遇,他們正從經典資訊技術時代的跟隨者邁向未來資訊技術的領跑者。

  對於潘建偉而言,當年在德國留學時的一件小事,讓他堅定了用科技創新,來服務祖國和人民的理想。

  當時在他的宿舍樓下,有一家只有半間店面的小商店,平時主要賣賣青菜、馬鈴薯,但老闆每年都能有5個星期去旅遊度假。“相比之下國內在菜市場工作的人,沒日沒夜地幹,掙的錢還不一定夠用。”潘建偉説,就是因為發達國家擁有先進的科技和製造業,使最普通的民眾都能享受到發展帶來的福利。

  “先進的科技掙走了産品利潤的大頭,低端産品只能獲得微薄的利潤。”潘建偉希望,運用量子科技為國家強盛和人民幸福服務。

  “我相信量子通信和量子計算一定會走進我們的生活,和經典的電腦一樣帶來巨大進步。”潘建偉堅信,中國有機會在這個轉變中,從跟隨者變成並跑者乃至領跑者。

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