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潘建偉:用量子研究追逐中國夢
2019-07-16 10:24:48 來源: 光明日報
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  【愛國情 奮鬥者】

  “潘建偉和他的團隊在國際上首次實驗實現全光量子中繼器的原理性驗證,為我國量子通信技術的實現提供了新的途徑,這也是我國又一個全球首創。”近日,各大媒體的報道再一次讓人們關注到潘建偉和量子保密通信。

  1月31日,美國科學促進會宣布,中國科學技術大學潘建偉教授領銜的“墨子號”量子科學實驗衛星科研團隊被授予2018年度克利夫蘭獎。這是克利夫蘭獎設立90余年來,中國科學家在本土完成的科研成果首次獲得這一榮譽。

  潘建偉,“墨子號”量子科學實驗衛星的首席科學家。27歲時參與的研究成果入選美國《科學》雜志“年度全球十大科技進展”,被《自然》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的中科院院士;45歲,獲國家自然科學一等獎;2017年被評為《自然》雜志年度十大科學人物……

  “成為國際一流的學者並不是我夢想的全部。”1996年,潘建偉赴奧地利因斯布魯克大學留學,師從量子實驗研究的著名學者安東·蔡林格教授。他至今仍清晰地記得第一次見到蔡林格教授時,被問及夢想是什麼,潘建偉回答説:“在中國建一個像您的實驗室這樣的世界領先的量子光學實驗室。”

  正是對這個中國夢的不懈追逐,讓潘建偉和他的團隊成為世界量子通信領域的領跑者。

  從農村走出的物理學家

  2018年12月18日,潘建偉在慶祝改革開放40周年大會上被授予“改革先鋒”稱號。在與大學生交流時,潘建偉談起了自己的少年時代。

  1970年,潘建偉出生在浙江省東陽縣。小時候,潘建偉在農村裏跟著外婆長大。“那時,村裏人米不夠吃,常常得吃玉米糊,家庭條件好一點,才會在玉米糊上抹點豬油。幸福,就是玉米糊上抹的那層豬油。”

  1984年,潘建偉考入浙江東陽中學。得益于改革開放,溫飽不再成為問題時,在他心中學習就成了最幸福的事。高中期間,潘建偉明確了自己對物理的興趣和科技報國志向:“成為科學家,用科學為國家做點事情。”

  1987年,17歲的潘建偉考入中國科技大學近代物理係。

  在中國科大,潘建偉被量子理論深深吸引。隨著研究的深入,潘建偉發現,量子力學中的各種奇妙的現象,需要更尖端的實驗技術才能得以驗證。但在當時的國內,這方面的水平還比較落後。本沒有出國打算的潘建偉,決定出國繼續深造。他選擇的是量子力學的誕生地之一奧地利,進入因斯布魯克大學攻讀博士學位。

  這次留學潘建偉不僅為了自己的夢想,更是為了心中那個更大的中國夢。

  築夢量子科技高地

  1997年,還是博士研究生的潘建偉以第二作者身份發表了題為《實驗量子隱形傳態》的論文,被公認為量子信息實驗領域的開山之作。

  從1997年開始,潘建偉每年都利用假期回到中國科大講學,通過各種渠道和國內的前輩們一起為我國在量子信息領域的發展提出建議,並帶動一批研究人員進入這一領域,希望祖國能很快跟上這個新興科技領域的發展步伐。

  2001年,潘建偉回到中國科大,在中科院、國家自然科學基金委和科技部等主管部門的經費支持下,開始籌建實驗室,組建研究團隊。2004年,潘建偉研究組在國際上首次實現五光子糾纏和終端開放的量子態隱形傳輸。《自然》雜志發表了這一成果,並稱讚他們“完成了一次壯舉”。該成果同時入選歐洲英國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,這是中國科學家的“第一次”。

  “很自豪!這表明國內研究組在光量子信息糾纏方面的工作已經成功躍居國際領先水平。”潘建偉説。

  2003年,潘建偉提出衛星量子通信這一在國際上沒有先例的設想。中科院力排眾議,支持潘建偉團隊先期開展地面驗證試驗。經過數年的努力,當各項關鍵技術的積累已比較充分時,中科院迅速決策,于2011年在國際上率先啟動了量子科學實驗衛星戰略性先導科技專項。

  為了推進量子科學實驗衛星的研制,中科院統籌協調了上海技術物理研究所、微小衛星創新研究院、光電技術研究所、國家天文臺、紫金山天文臺、國家空間科學中心等院內相關優勢研究力量,與中國科大一起協同攻關,為此後“墨子號”量子科學實驗衛星的率先成功實施奠定了基礎。

  量子夢源于報國情

  2016年8月16日,“墨子號”量子科學實驗衛星發射成功。隨後,“墨子號”量子衛星在國際上率先實現了千公裏級星地雙向量子糾纏分發、星地高速量子密鑰分發、地星量子隱形傳態三大科學目標,我國在量子通信領域躋身國際領先地位。

  2017年5月3日,潘建偉團隊宣布,在國際領先的多光子糾纏操縱技術的基礎上,利用高品質量子點單光子源,構建了世界首臺針對特定問題的計算能力超越早期經典計算機的光量子計算原型機。

  2017年9月29日,世界首條遠距離量子保密通信骨幹網線“京滬幹線”正式開通。“京滬幹線”正在為探索量子通信幹線業務運營模式進行技術驗證,已在金融、電力等領域初步開展了應用示范並為量子通信的標準制定積累了寶貴經驗。結合“京滬幹線”與“墨子號”的天地鏈路,中科院與奧地利科學院進行了世界首次洲際量子保密通信視頻通話。這不是一次普通的視頻通話,由于使用了量子保密通信技術,這一視頻通話是不可能被竊聽的。

  當初只想建一個實驗室的潘建偉,用自己的科研成果驚艷了世界。英國著名科學新聞雜志《新科學家》以封面標題的形式這樣評價潘建偉團隊:“中國科大——因而也是整個中國——已經牢牢地在量子計算的世界地圖上佔據了一席之地。”而《自然》雜志則評價道:“國際同行們正在努力追趕中國,中國現在顯然是衛星量子通信的世界領導者。” (記者 常河)

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【糾錯】 責任編輯: 廖國紅
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