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中国科学院院士、量子信息研究专家潘建伟:“抓住在信息技术领域赶超的机会”

[日期:2015-06-03] 来源:人民日报  作者:喻思娈 刘爱华 [字体: ]

  在位于上海浦东新区的中国科学技术大学(以下简称“中科大”)上海研究院,潘建伟院士(上图,新华社记者张端摄)和他的同事正在为将于2016年发射的量子科学实验卫星忙碌着。从大学时与“量子”结缘,潘建伟已和“量子”打了20多年交道。 
要建立世界领先的量子光学实验室
 
      在中科大念本科时,潘建伟第一次接触量子力学。毕业后,他留在中科大攻读理论物理学硕士学位,研究量子基本理论。其间他意识到验证量子理论的设想需尖端的实验技术,而当时国内没这个条件。
 
      英语能力的不足一度让潘建伟很受挫,但怀着探究量子世界的热情,1996年他克服困难来到量子研究重镇奥地利因斯布鲁克大学。
 
      “你的梦想是什么?”这是导师塞林格初次见面问潘建伟的话。“我要在中国建一个和您实验室一样的世界领先的量子光学实验室。”潘建伟说。
 
      20余年,潘建伟用行动努力实现他的梦想。仅隔一年,潘建伟与同事在《自然》杂志上发表了首次实现量子隐形传态的论文,该成果被美国物理学会、欧洲物理学会和《科学》杂志评为年度十大进展,《自然》杂志还将其选为“百年物理学21篇经典论文”。其后他又先后在国际上首次完成量子纠缠交换,三光子、四光子纠缠及其非定域性检验,量子纠缠纯化等重要实验。
 
      上世纪90年代末,量子信息学科在中国有争议,甚至有人说是伪科学。但在潘建伟看来,量子信息科技革命是一个重要机遇,即可以从经典信息技术时代的跟踪者、模仿者迈向未来信息技术的领跑者和引领者。
 
      “我们要抓住这次在信息技术领域赶超发达国家的机会。”潘建伟说,从1997年起潘建伟每年利用假期回国讲学,和国内前辈一起探讨我国量子信息领域发展,并组建了研究团队。
 
      2001年,中科院给予650万元资金支持,加上国家自然科学基金委的40万元,潘建伟有了690万元的研究经费。在导师张永德教授和中科大近代物理系同仁支持下,从零开始,他着手实验室的组建。
 
让中国团队成为量子研究的世界劲旅
 
      实验室如何吸引人才、提高研究水平?潘建伟再回欧洲“取经”,跟导师塞林格继续从事多光子纠缠方面的研究。
 
      很长一段时间,潘建伟像候鸟般国内国外两头跑:国外学习经验,国内指导研究生。实验室建立不到一年,潘建伟在国内的研究组就以第一单位在权威杂志《物理评论快报》上发表了7篇论文。2004年,研究组又在国际上首次实现了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,并入选欧洲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。
 
      2003至2008年,推进实验室建设同时,潘建伟继续在欧洲从事冷原子量子调控方面的学习研究,并通过从国内招收研究生和博士后、选派学生到国际先进小组学习等方式培养研究力量。
 
      几年下来,潘建伟研究团队已分布在奥地利因斯布鲁克大学、英国剑桥大学等多个世界量子研究前沿阵地。2008年,他带领德国团队回中科大,分布在海外各地的年轻人也陆续回国,组成了以陈宇翱、陆朝阳、张强、赵博等一批优秀青年学者为骨干的研究团队。
 
      2004年至今,潘建伟团队取得一系列有国际影响的研究成果:首次在国际上实现五光子纠缠和终端开放的量子态隐形传输;首次实现具有存储和读出功能的纠缠交换,实现长程量子通信中亟需的“量子中继器”;首次实验实现八光子薛定谔猫态;利用八光子纠缠首次实验实现拓扑量子纠错;首次实验实现百公里量级的自由空间量子隐形传态和纠缠分发……
 
      《自然》杂志在报道潘建伟团队量子通信研究成果时写道:“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,将领先于欧洲和北美。”
 
让老百姓享受科技带来的福利
 
      近年来,中科院以中科大为依托,成立中科院量子信息与量子科技前沿卓越创新中心,同时通过整合中科院相关研究所和南京大学、国防科大等优势高校资源,在教育部支持下成立量子信息与量子科技前沿协同创新中心。量子信息领域主体研究力量的整合,为我国下一步研究量子信息打下基础。
 
      “德国发达的科技和精良的制造业,为经济发展起了强大推动作用,受益者就是普通百姓。”潘建伟说,我们在做量子信息的基础研究外,也在关注能否转化这些研究成果、为经济发展做点实事。
 
      “我们要让这些尖端研究,为国计民生做点贡献,让老百姓享受科技带来的福利。”潘建伟说。
 
      早在2008年,潘建伟团队在合肥建立了世界上第一个光量子电话网,实现了“一次一密”加密方式的实时网络通话。2012年和2014年,潘建伟团队分别建成国际上规模最大的量子通信网络“合肥城域量子通信试验示范网络”和“济南量子通信试验网”,大容量的城域量子通信网络技术已经成熟。
 
      目前,国家发改委支持的千公里光纤量子通信骨干网工程“京沪干线”建设正稳步推动,有望于2016年底前后建成连接北京、上海的高可信、可扩展、军民融合的广域光纤量子通信网络,推动量子通信技术在国防、政务、金融等的应用。此外,潘建伟团队正牵头实施的中科院空间科学战略性先导科技专项,将于2016年发射首颗“量子科学实验卫星”,该项目旨在实现高速星地量子通信,并连接地面的城域量子通信网络,初步构建我国的广域量子通信体系。

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