学院新闻

【新华每日电讯】量子通信领航人潘建伟的量子梦报国情

发布时间:2015-06-05来源于:中国科学技术大学
 
新华社合肥6月1日电(记者徐海涛)“很抱歉,量子卫星项目最近遇到一个难题,我们花了很大功夫才解决,有点累。”记者面前的潘建伟,个子不高,穿着一件旧衬衫,有些蓬乱的头发和紧皱的眉头让他显得有些疲惫。
 
而一聊起项目的进展,潘建伟的眼中立刻泛起激情:“量子京沪干线主要节点进展顺利,明年底可以交付。量子卫星升空后,世界上第一个星地结合的量子通信网就成型了……”
 
27岁入选“年度全球十大科技进展”,41岁当选“最年轻院士”,42岁获得国际量子通信大奖。如今,45岁的潘建伟正带领中国科学技术大学量子物理科研团队,跻身国际前沿,创下一个又一个世界纪录。
 
回首20多年“量子路”,潘建伟一再提起的,是他的科学之爱和报国之情。
 
“星地结合”:全球首个广域量子通信网建成可期
 
想要进入中国科大量子工程中心,要经过特殊允许,然后再“风道除尘”。
 
在中心其中上下三层的“大实验台”上,密密麻麻地装置着数百个各种“放大镜”和“奇奇怪怪”的实验设备,这些设备再通过线束连到3个“大黑盒子”上……工作人员说,这套实验装置叫“冷原子量子存储平台”。
 
从普通人的视角看,量子科学“听着怪、看不懂”,理解起来简直是“悖论”。
 
作为研究微观世界的科学领域,量子理论中著名的“薛定谔的猫”,这样描述量子力学:盒子里有只猫,在日常生活中它要么处于活的状态,要么处于死的状态;但在微观量子世界里,这只猫会同时处于生和死两个状态的叠加。
 
正是这看似“怪异”的量子物理所带来的量子信息技术,近20年来成为国际研究热点,并逐渐开启应用之门:量子信息有望以其超强的安全性和运算能力,带来信息技术的变革。
 
2012年初,以中国科大潘建伟团队为核心的技术队伍,在安徽省合肥市建成了国际上首个规模化城域量子通信网络。2013年,在国家发改委支持下,中科院联合相关部门启动了千公里光纤量子通信骨干网工程“京沪干线”项目。
 
“目前,‘京沪干线’的合肥、济南、北京节点都已建成,上海节点正在建设,2016年底整个项目将交付使用。”潘建伟告诉记者,传统的通信安全依赖于加密算法的复杂度,随着计算能力的提升,被破解的时间越来越短。而量子通信是“目前理论上唯一被证明无条件安全的通信方式”,“京沪干线”作为世界上第一个广域量子通信网,建成后将广泛用于金融、政务、国防等领域信息的安全传输。
 
据介绍,要实现全国乃至全球范围的量子通信,还需要借助“量子卫星”。2011年,全球首颗“量子科学实验卫星”在我国启动建设,计划于2016年发射升空。
 
“我们和中科院半导体所、上海技术物理研究所、成都光电研究所合作,目前卫星的研制进展顺利。”作为量子科学实验卫星项目首席科学家,潘建伟告诉记者,“京沪干线”和“量子卫星”相结合,就可初步构建中国的广域量子通信体系,为率先建成全球化的量子通信卫星网络奠定基础。
 
胸怀梦想:在中国做出世界一流的科研成果
 
潘建伟的“量子路”始于20多年前。
 
1992年,中国科大近代物理系本科生潘建伟在毕业论文中,不乏莽撞地向“不合常理”的量子力学理论提出质疑。
 
“我试图在论文中找个例证,来否认这个理论。”正是在这次“挑战”中,潘建伟迷恋上量子世界的奥妙与未知,从此,他将量子作为一生的研究方向。
 
当时中国的量子物理研究,无论理论还是实验都远远落后于国际先进水平。为了深入学习量子力学,1996年,潘建伟来到量子力学的诞生地奥地利,进入因斯布鲁克大学攻读博士学位。
 
在国际量子物理学大师塞林格教授带领下的科研小组里,潘建伟逐渐崭露头角,1997年以他为第二作者的论文“实验量子隐形传态”,被美国《科学》杂志评为年度全球十大科技进展。
 
但成为国际一流学者并不是潘建伟梦想的全部。
 
第一次见到导师赛林格时,赛林格问他:“潘,你的梦想是什么?”“我的梦想是在中国建一个和这里一样的世界一流的量子光学实验室。”
 
于是,2001年潘建伟回到祖国,在中国科大与同学杨涛一起组建量子信息实验室。
 
在基础极为薄弱的状况下,潘建伟组织科研队伍、开展实验室建设,同时与国际先进研究机构保持密切联系。他“国内国外两边跑”,在奥地利维也纳大学、德国海德堡大学等机构从事合作研究。
 
量子信息研究集多学科于一体,要想取得突破,必须拥有不同学科背景的人才。多年来,潘建伟一直有针对性地选送学生出国留学,把他们送到量子信息研究的优秀国际小组加以锻炼。
 
近年来,这些年轻人悉数回国,使潘建伟的量子研究团队得到了空前壮大,形成了一支特色鲜明、优势互补的年轻研究队伍。
 
经过10年来在人才、知识、技术等方面的探索与积累,“潘建伟团队”取得了一系列国际前沿科研进展:他们的成果1次入选美国《科学》杂志评选的“年度十大科技进展”、1次入选英国《自然》杂志评选的“年度十大科技亮点”、5次入选欧洲物理学会评选的“年度物理学重大进展”、5次入选美国物理学会评选的“年度物理学重大事件”、8次入选两院院士评选的“年度中国十大科技进展新闻”。
 
目前,以潘建伟等学者为代表的中国科大科研团队,已使中国成为国际量子信息和量子物理领域的重要研究中心之一。
 
潘建伟的学术梦想,正逐步成为现实。
 
 追梦量子:科技创新服务国家和人民
 
“在量子通信领域,中国用了不到十年的时间,由一个不起眼的国家发展成为现在的世界劲旅;中国将领先于欧洲和北美……”
 
这是国际权威学术期刊《自然》杂志,在报道潘建伟团队量子通信工作的长篇新闻特稿《量子太空竞赛》中的观点。
 
当前,科学界认为量子信息将可能是全球下一代通信和计算机技术的基础。量子信息研究,成为国际学界的前沿热点。
 
欧美日等多个国家将量子信息产业纳入战略规划,IBM、谷歌、Intel等企业投入资金积极研发量子信息技术。
 
而潘建伟领导的科研团队,目前在量子通信、量子计算与模拟、量子精密测量三大方向展开科技攻关。其中量子通信方面有“京沪干线”、“量子卫星”;在量子计算的基础性研究方面,多次刷新多光子纠缠制备世界纪录;运用量子测量的高精度,在量子导航、生命科学等方面开展研究。
 
有观点认为,量子信息科技给了中国这样的发展中国家一个重大机遇,他们正从经典信息技术时代的跟随者迈向未来信息技术的领跑者。
 
对于潘建伟而言,当年在德国留学时的一件小事,让他坚定了用科技创新,来服务祖国和人民的理想。
 
当时在他的宿舍楼下,有一家只有半间店面的小商店,平时主要卖卖青菜、马铃薯,但老板每年都能有5个星期去旅游度假。“相比之下国内在菜市场工作的人,没日没夜地干,挣的钱还不一定够用。”潘建伟说,就是因为发达国家拥有先进的科技和制造业,使最普通的民众都能享受到发展带来的福利。
 
“先进的科技挣走了产品利润的大头,低端产品只能获得微薄的利润。”潘建伟希望,运用量子科技为国家强盛和人民幸福服务。
 
“我相信量子通信和量子计算一定会走进我们的生活,和经典的计算机一样带来巨大进步。”潘建伟坚信,中国有机会在这个转变中,从跟随者变成并跑者乃至领跑者。