--18年耕耘量子領域，立志在國內(nèi)建設世界一流的量子光學實驗室--

潘建偉在實驗室做實驗。資料圖片

“我要在中國建一個世界一流的量子物理實驗室。”

1996年，奧地利，當未來的中國科學院院士、中國科學技術大學教授潘建偉第一次面對導師的首個提問：你的夢想是什么？他如是回答。

1996年至今，18年的堅持和探索，潘建偉和他的團隊一直為這個夢想而努力。

放棄海外教職，回國組建實驗室，將我國量子研究帶向世界前列

去年，潘建偉榮獲2013年度何梁何利基金的最高獎——“科學與技術成就獎”，以表彰他在量子力學基礎問題檢驗、量子通信和量子計算等方面的科學研究和貢獻。

從2001年回國組建實驗室，12年來，潘建偉帶領他的團隊，使我國在量子信息研究領域迅速走到世界前列。

在量子物理世界里，量子糾纏中的奇特現(xiàn)象被愛因斯坦稱之為“遙遠地點間幽靈般的相互作用”。年輕的潘建偉在大學本科期間就迷戀上量子世界。為了解答心中疑惑，他來到量子物理的研究重鎮(zhèn)奧地利因斯布魯克大學深造。

1999年，當國內(nèi)學術界對量子通信領域的研究還很陌生之時，潘建偉參與的有關實現(xiàn)未知量子態(tài)的遠程輸送的研究成果，同倫琴發(fā)現(xiàn)X射線、愛因斯坦建立相對論等影響世界的重大研究成果一起被著名的《自然》雜志評為“百年物理學21篇經(jīng)典論文”。那一年，他才29歲。

一帆風順的科研，沒讓他忘記最初的夢想。2001年初，潘建偉開始籌劃在中科大組建實驗室。

潘建偉回憶，剛回國時，無論是研究水平還是人才儲備，國內(nèi)的基礎都很薄弱。幸好得到中科院、基金委、科技部等部門的支持，設備、人員很快就到位了，實驗室得到快速發(fā)展。

“我們必須與國際上的先進小組保持密切聯(lián)系，向他們學習，才能更快地前進。”潘建偉說，他和團隊在組織科研隊伍、開展實驗室建設的同時，還繼續(xù)在奧地利維也納大學從事多光子糾纏方面的合作研究。同時，在冷原子調(diào)控方面具有很強實力的海德堡大學物理所，他以瑪麗·居里講席教授的身份在歐洲通過各種渠道申請經(jīng)費支持，從國內(nèi)招收研究生和博士后，為我國培養(yǎng)冷原子量子調(diào)控方面的研究力量。

2008年，在完成了充分的技術積累和人才儲備后，潘建偉放棄了在海德堡大學的教職回國全職工作，同時將在國外的實驗裝置陸續(xù)搬遷回中科大，一起回國的還有他在德國的整個團隊。

1997年至2006年期間，潘建偉團隊6次刷新量子領域的世界紀錄，每次研究成果都引起國際學術界的關注。2009年，他們將光纖量子通信安全距離提高到200公里，組建了世界上首個多節(jié)點的全通型光量子電話網(wǎng)，使量子通信在城市范圍內(nèi)的實用化成為可能。

“在光量子糾纏操縱和量子通信方面，我國現(xiàn)在處于領跑的位置。”潘建偉自豪地說。

瞄準量子通信，推進計算機方面應用，將量子技術發(fā)展到極致

“將量子通信技術發(fā)展到極致，這既對國家有利，又能滿足自己的好奇心，對我來說是現(xiàn)在最大的夢想。”潘建偉說。

實驗室組建之初，潘建偉團隊就瞄準了量子通信這一最先可能走向?qū)嵱没牧孔有畔⒓夹g。量子通信已普遍被國際上認為是事關國家信息安全的戰(zhàn)略性研究方向，有可能改變未來信息產(chǎn)業(yè)領域的發(fā)展格局。

潘建偉認為，世界信息化產(chǎn)業(yè)飛速發(fā)展，中國很多時候充當?shù)氖亲汾s者的角色，如果搶占量子通信先機，就有望抓住由模仿者變成引領者的機遇。

2012年初，以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(guī)模化的城域量子通信網(wǎng)絡，節(jié)點數(shù)達到了46個，遠遠超過國際上已有的同類網(wǎng)絡，標志著大容量的量子通信網(wǎng)絡技術已經(jīng)取得了關鍵突破。同時，他們與新華社合作建設的金融信息量子通信驗證網(wǎng)在北京開通，在世界上首次將量子通信網(wǎng)絡技術應用于金融信息的安全傳輸。在發(fā)改委支持下，量子通信的京滬干線工程也正積極建設。

“量子保密通信在城域網(wǎng)上的使用已經(jīng)基本成熟，”潘建偉說，但要實現(xiàn)廣域的量子保密通信，還需要借助衛(wèi)星。

潘建偉團隊目前正在牽頭實施中科院戰(zhàn)略性先導科技專項“量子科學實驗衛(wèi)星”，將實現(xiàn)高速星地量子通信并連接地面的城域量子通信網(wǎng)絡，初步構建我國的廣域量子通信體系。

團隊的另一項工作是推進量子技術在計算方面的應用。潘建偉介紹，利用一臺萬億次的經(jīng)典計算機質(zhì)因數(shù)分解一個300位的自然數(shù)，需耗時大約15萬年；而通過在一臺萬億次的量子計算機上運行Shor量子算法，大致只需1秒鐘。

“我的興趣是在探求未知，在保持基礎研究興趣的情況下，盡可能做好量子信息技術的產(chǎn)業(yè)轉化。”潘建偉說。

雖然我國在量子世界地圖上占據(jù)了一席之地，但潘建偉表示，中國在器件方面還比較弱，今后10年還將加強量子通信技術和器件的基礎性研究。

“我在感情上從來沒想過到國外工作，出國的目的就是為了回國。”潘建偉說，美國夢很大程度上追求個人理想的實現(xiàn)，中國夢是一個共同的夢想，需要通過每個人的努力來實現(xiàn)，因而是更加有胸懷、更加持久的夢想。

“個人的力量是有限的，在中國建設世界一流的量子光學實驗室是一個團隊的系統(tǒng)性工作，需要國家的支持，我們在量子信息領域能做出一點成就，跟當時毫不猶豫的回國和我們國家的日益昌盛是分不開的。”潘建偉說。

（原載于《人民日報》2014-03-14 20版）