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潘建伟:用量子研究追逐中国梦

时间:2019-07-18 08:51:28  来源:新华网 放大 缩小 默认

  “潘建伟和他的团队在国际上首次实验实现全光量子中继器的原理性验证,为我国量子通信技术的实现提供了新的途径,这也是我国又一个全球首创。”近日,各大媒体的报道再一次让人们关注到潘建伟和量子保密通信。

  1月31日,美国科学促进会宣布,中国科学技术大学潘建伟教授领衔的“墨子号”量子科学实验卫星科研团队被授予2018年度克利夫兰奖。这是克利夫兰奖设立90余年来,中国科学家在本土完成的科研成果首次获得这一荣誉。

  潘建伟,“墨子号”量子科学实验卫星的首席科学家。27岁时参与的研究成果入选美国《科学》杂志“年度全球十大科技进展”,被《自然》评为“百年物理学21篇经典论文”;31岁,任中国科学技术大学教授;41岁,成为中国当时最年轻的中科院院士;45岁,获国家自然科学一等奖;2017年被评为《自然》杂志年度十大科学人物……

  “成为国际一流的学者并不是我梦想的全部。”1996年,潘建伟赴奥地利因斯布鲁克大学留学,师从量子实验研究的著名学者安东·蔡林格教授。他至今仍清晰地记得第一次见到蔡林格教授时,被问及梦想是什么,潘建伟回答说:“在中国建一个像您的实验室这样的世界领先的量子光学实验室。”

  正是对这个中国梦的不懈追逐,让潘建伟和他的团队成为世界量子通信领域的领跑者。

  从农村走出的物理学家

  2018年12月18日,潘建伟在庆祝改革开放40周年大会上被授予“改革先锋”称号。在与大学生交流时,潘建伟谈起了自己的少年时代。

  1970年,潘建伟出生在浙江省东阳县。小时候,潘建伟在农村里跟着外婆长大。“那时,村里人米不够吃,常常得吃玉米糊,家庭条件好一点,才会在玉米糊上抹点猪油。幸福,就是玉米糊上抹的那层猪油。”

  1984年,潘建伟考入浙江东阳中学。得益于改革开放,温饱不再成为问题时,在他心中学习就成了最幸福的事。高中期间,潘建伟明确了自己对物理的兴趣和科技报国志向:“成为科学家,用科学为国家做点事情。”

  1987年,17岁的潘建伟考入中国科技大学近代物理系。

  在中国科大,潘建伟被量子理论深深吸引。随着研究的深入,潘建伟发现,量子力学中的各种奇妙的现象,需要更尖端的实验技术才能得以验证。但在当时的国内,这方面的水平还比较落后。本没有出国打算的潘建伟,决定出国继续深造。他选择的是量子力学的诞生地之一奥地利,进入因斯布鲁克大学攻读博士学位。

  这次留学潘建伟不仅为了自己的梦想,更是为了心中那个更大的中国梦。

  筑梦量子科技高地

  1997年,还是博士研究生的潘建伟以第二作者身份发表了题为《实验量子隐形传态》的论文,被公认为量子信息实验领域的开山之作。

  从1997年开始,潘建伟每年都利用假期回到中国科大讲学,通过各种渠道和国内的前辈们一起为我国在量子信息领域的发展提出建议,并带动一批研究人员进入这一领域,希望祖国能很快跟上这个新兴科技领域的发展步伐。

  2001年,潘建伟回到中国科大,在中科院、国家自然科学基金委和科技部等主管部门的经费支持下,开始筹建实验室,组建研究团队。2004年,潘建伟研究组在国际上首次实现五光子纠缠和终端开放的量子态隐形传输。《自然》杂志发表了这一成果,并称赞他们“完成了一次壮举”。该成果同时入选欧洲英国物理学会和美国物理学会评选出的年度国际物理学重大进展,这是中国科学家的“第一次”。

  “很自豪!这表明国内研究组在光量子信息纠缠方面的工作已经成功跃居国际领先水平。”潘建伟说。

  2003年,潘建伟提出卫星量子通信这一在国际上没有先例的设想。中科院力排众议,支持潘建伟团队先期开展地面验证试验。经过数年的努力,当各项关键技术的积累已比较充分时,中科院迅速决策,于2011年在国际上率先启动了量子科学实验卫星战略性先导科技专项。

  为了推进量子科学实验卫星的研制,中科院统筹协调了上海技术物理研究所、微小卫星创新研究院、光电技术研究所、国家天文台、紫金山天文台、国家空间科学中心等院内相关优势研究力量,与中国科大一起协同攻关,为此后“墨子号”量子科学实验卫星的率先成功实施奠定了基础。

  量子梦源于报国情

  2016年8月16日,“墨子号”量子科学实验卫星发射成功。随后,“墨子号”量子卫星在国际上率先实现了千公里级星地双向量子纠缠分发、星地高速量子密钥分发、地星量子隐形传态三大科学目标,我国在量子通信领域跻身国际领先地位。

  2017年5月3日,潘建伟团队宣布,在国际领先的多光子纠缠操纵技术的基础上,利用高品质量子点单光子源,构建了世界首台针对特定问题的计算能力超越早期经典计算机的光量子计算原型机。

  2017年9月29日,世界首条远距离量子保密通信骨干网线“京沪干线”正式开通。“京沪干线”正在为探索量子通信干线业务运营模式进行技术验证,已在金融、电力等领域初步开展了应用示范并为量子通信的标准制定积累了宝贵经验。结合“京沪干线”与“墨子号”的天地链路,中科院与奥地利科学院进行了世界首次洲际量子保密通信视频通话。这不是一次普通的视频通话,由于使用了量子保密通信技术,这一视频通话是不可能被窃听的。

  当初只想建一个实验室的潘建伟,用自己的科研成果惊艳了世界。英国著名科学新闻杂志《新科学家》以封面标题的形式这样评价潘建伟团队:“中国科大——因而也是整个中国——已经牢牢地在量子计算的世界地图上占据了一席之地。”而《自然》杂志则评价道:“国际同行们正在努力追赶中国,中国现在显然是卫星量子通信的世界领导者。” (记者 常河)

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