郭光燦 “少數(shù)派”的勝利

張惠清

見(jiàn)到郭光燦院士，是在中國(guó)科技大學(xué)一場(chǎng)有關(guān)“西部人才引進(jìn)”的座談會(huì)上。當(dāng)時(shí)，已年過(guò)七旬的郭老依舊精神煥發(fā)，一身筆挺的西裝，加上標(biāo)志性的金絲眼鏡，盡顯學(xué)者的儒雅風(fēng)度。發(fā)表觀(guān)點(diǎn)時(shí)，說(shuō)著一口帶著“閩南風(fēng)味”的普通話(huà)，豐富的手勢(shì)極具感染力。

“在人才體系建設(shè)上，我們可以‘輸血，但更重要的是自己的‘造血機(jī)構(gòu)?！闭劶拔覈?guó)人才制度時(shí)他觀(guān)點(diǎn)鮮明，但又接著感嘆，“老一輩的科學(xué)家，如嚴(yán)濟(jì)慈、錢(qián)學(xué)森，他們放棄國(guó)外優(yōu)越條件，自愿主動(dòng)回國(guó)，把振興祖國(guó)科技作為畢生的事業(yè)?，F(xiàn)在的年輕人在這方面是不是淡薄了？”

在休息的間歇，記者上前邀請(qǐng)郭光燦院士，希望能夠與這位中國(guó)量子光學(xué)先行者談?wù)勈聵I(yè)和人生，他很禮貌地接受了。采訪(fǎng)期間，有其他媒體紛紛前來(lái)追問(wèn)，他都一一認(rèn)真回復(fù)，展現(xiàn)出紳士的耐心與風(fēng)度。

郭光燦告訴記者，在自己的科學(xué)生涯中，當(dāng)過(guò)兩次“少數(shù)派”。

學(xué)過(guò)無(wú)線(xiàn)電，做過(guò)激光器，他先是在一片反對(duì)聲中選擇了“冷門(mén)”的量子光學(xué)理論，十幾年后又在不解的眼光中探尋量子信息的神秘世界。

有媒體稱(chēng)，他的每一次“跳轉(zhuǎn)”都曾在不同歷史時(shí)期打下烙印?？茖W(xué)之旅中最讓他開(kāi)心的，則是作為一名歷史“推手”，讓更多人與他一起暢游在量子的世界。

郭光燦認(rèn)為，在自己所處的歷史時(shí)期，推動(dòng)這兩個(gè)領(lǐng)域的發(fā)展，是他應(yīng)當(dāng)肩負(fù)的責(zé)任。而正如他所期待的，作為量子光學(xué)發(fā)展的一個(gè)延續(xù)，在國(guó)際量子信息領(lǐng)域，中國(guó)科學(xué)家的學(xué)術(shù)成果已擲地有聲。

看到我國(guó)量子信息研究欣欣向榮，郭光燦感到很欣慰?；厥鬃哌^(guò)的科學(xué)之路，他說(shuō)自己所追求的，不過(guò)是“激揚(yáng)人生，品味科學(xué)”。

“心”不是自己的，就等于沒(méi)有靈魂

“他是我國(guó)最早從事量子信息研究的科學(xué)家，作為國(guó)內(nèi)量子信息方向的第一批研究者，將我國(guó)量子領(lǐng)域的研究引入軌道，他建立了國(guó)內(nèi)第一條基于量子密碼保密通信線(xiàn)路，為量子通信走向?qū)嵱眠~出可喜的一步?！?/p>

2013年底，在CCTV2013年度科技創(chuàng)新人物頒獎(jiǎng)典禮上，燈光閃耀。中國(guó)科學(xué)院院士郭光燦當(dāng)選其2013年度科技創(chuàng)新人物。

獲獎(jiǎng)理由剛剛宣讀完畢，掌聲雷動(dòng)。郭光燦起身面向觀(guān)眾微笑招手，繼而轉(zhuǎn)身走向舞臺(tái)，一身得體的黑色西裝，步伐穩(wěn)重。當(dāng)主持人問(wèn)及介紹短片中他的形象被設(shè)計(jì)成為“可愛(ài)的超人”時(shí)，他笑了，“這是我的學(xué)生設(shè)計(jì)的。我不是超人，但量子計(jì)算機(jī)一旦做成了，就會(huì)像超人一樣，具有我們想象不到的功能！”

量子信息技術(shù)包括兩方面，量子通信和量子計(jì)算機(jī)。近年來(lái)，量子信息在理論和實(shí)驗(yàn)上已經(jīng)取得重要突破，引起各國(guó)政府、科技界和信息產(chǎn)業(yè)界的高度重視。我國(guó)科學(xué)家在這一領(lǐng)域取得突飛猛進(jìn)的發(fā)展，不僅掌握了量子通信的核心技術(shù)，而且成功實(shí)現(xiàn)了商業(yè)應(yīng)用，展現(xiàn)了量子通信技術(shù)廣闊的市場(chǎng)應(yīng)用前景。但量子計(jì)算機(jī)目前還處在基礎(chǔ)研究階段，未能實(shí)際應(yīng)用。

“在理論上，量子計(jì)算機(jī)具有現(xiàn)在電子計(jì)算機(jī)所無(wú)法比擬的功能?！惫鉅N告訴記者。它最大的優(yōu)點(diǎn)是利用量子性質(zhì)作并行處理，即單個(gè)CPU就可進(jìn)行并行處理，并行處理的能力隨著處理器的指數(shù)上升，一臺(tái)量子計(jì)算機(jī)的功能相當(dāng)于許多臺(tái)電子計(jì)算機(jī)功能的綜合，可能還會(huì)超過(guò)其速度。因此，許多電子計(jì)算機(jī)不能解決的難題，量子計(jì)算機(jī)能很快解決。

他打了個(gè)比方：“一個(gè)有5000個(gè)量子位的量子電腦，可以在30秒內(nèi)解決傳統(tǒng)超級(jí)計(jì)算機(jī)要100億年才能解決的大數(shù)因子分解問(wèn)題，因此，量子計(jì)算機(jī)的研究將會(huì)是計(jì)算機(jī)歷史上的一個(gè)革命。”

然而，量子計(jì)算機(jī)研制成功的難度很大，目前尚未有顯著進(jìn)展，最主要的瓶頸問(wèn)題是量子計(jì)算機(jī)的硬件——量子芯片尚未制造成功。據(jù)介紹，量子計(jì)算機(jī)的基本單元叫量子處理器，比量子通信復(fù)雜得多。

“人類(lèi)還不知道如何操控微觀(guān)世界。在經(jīng)典世界，人類(lèi)的操控能力很強(qiáng)，可以發(fā)射機(jī)器人到火星上采集樣品，進(jìn)行分析，并把分析結(jié)果的信號(hào)傳回地球。但是人類(lèi)對(duì)微觀(guān)世界的操控能力遠(yuǎn)未達(dá)到這樣的水平，這是極大的挑戰(zhàn)?！惫鉅N表示。

盡管量子計(jì)算機(jī)的制造難度巨大，但郭光燦對(duì)其成功仍有信心。“量子計(jì)算機(jī)雖然目前無(wú)法研制成功，但人們可以考慮制造一個(gè)過(guò)渡期的產(chǎn)品，如量子仿真機(jī)，也就是模擬機(jī)。”

郭光燦帶領(lǐng)的課題組設(shè)立了一個(gè)近期目標(biāo)，即把量子仿真機(jī)或者是模擬機(jī)研制出來(lái)，建立一個(gè)平臺(tái)，解決現(xiàn)在科學(xué)上的一些難題，如模擬超導(dǎo)機(jī)理等。他堅(jiān)信，雖然中國(guó)在量子領(lǐng)域比西方晚起步20年，但如今在這個(gè)領(lǐng)域并沒(méi)有輸于西方。

他有一個(gè)科學(xué)夢(mèng)想?！拔易非蟮哪繕?biāo)，就是要在我們中國(guó)研制成功量子計(jì)算機(jī)的芯片。一種東西，‘心不是自己的，就等于沒(méi)有靈魂，就必然要受制于人。如果我們能在世界上最早研制出量子計(jì)算機(jī)的芯片，我們國(guó)家未來(lái)的量子計(jì)算機(jī)就不會(huì)再受制于人，就會(huì)真正地贏得這一場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)！”

“歷史的使命落在我們肩上”

從60年前的貧困漁家子弟，到中國(guó)量子信息研究領(lǐng)域的奠基人和領(lǐng)軍人，每當(dāng)回首自己走過(guò)的科研歲月時(shí)，郭光燦便心生感慨。“個(gè)人的命運(yùn)一定是與國(guó)家緊密相關(guān)的，沒(méi)有國(guó)家的快速發(fā)展，就不會(huì)有今天的我和我的成就?！?/p>

1942年，郭光燦出生在福建惠安的一個(gè)貧困漁民家庭。父親用一只小木船運(yùn)貨，艱難維持著全家五口人的生計(jì)。他三歲那年，父親被日本人抓去做苦工，結(jié)果一去不返，在船上生病客死海外。含辛茹苦的母親，獨(dú)自一人撫養(yǎng)郭光燦三兄弟長(zhǎng)大。

盡管家境十分窘迫，但目不識(shí)丁的母親還是堅(jiān)持送三個(gè)孩子去學(xué)堂念書(shū)。郭光燦天資聰穎又酷愛(ài)讀書(shū)，家里人看到他成績(jī)優(yōu)秀，就全力支持他一直念下去。 1960年，郭光燦參加全國(guó)統(tǒng)一高考，順利進(jìn)入中國(guó)科技大學(xué)無(wú)線(xiàn)電系。

“我這輩子最幸運(yùn)的一件事，就是考入了中科大。”郭光燦對(duì)自己的大學(xué)時(shí)光感念至深。嚴(yán)濟(jì)慈、錢(qián)學(xué)森等老一代著名科學(xué)家都對(duì)中科大投入過(guò)極大的感情和心血，有幸聆聽(tīng)他們的教誨，從這些一流科學(xué)家身上學(xué)到了做學(xué)問(wèn)的思維方法和學(xué)術(shù)理念，讓他受益一生。

1960年，世界上第一臺(tái)激光器問(wèn)世。不久之后，中科大無(wú)線(xiàn)電系設(shè)立氣體激光新專(zhuān)業(yè)，郭光燦對(duì)此方向產(chǎn)生了興趣，決心鉆研下去。也是由此開(kāi)始，他與光學(xué)結(jié)緣。

上世紀(jì)70年代以來(lái)，郭光燦發(fā)現(xiàn)氮分子氣體激光器是當(dāng)時(shí)國(guó)內(nèi)的一個(gè)空白領(lǐng)域，它所產(chǎn)生的紫外激光有很多新用途，也可以做其他染料激光器的泵浦?！皣?guó)外老早就做出來(lái)了，我們差得很遠(yuǎn)。”郭光燦決定從此處入手，獨(dú)辟蹊徑。

當(dāng)時(shí)科研剛剛恢復(fù)，各種條件和設(shè)備都還很落后，買(mǎi)器件、焊鐵架、搭結(jié)構(gòu)、做實(shí)驗(yàn)……每一件小事郭光燦都要親力親為。雖然非常艱苦，但沒(méi)用多久，我國(guó)最早的氮分子激光器就研發(fā)成功。1978年，這項(xiàng)成果被評(píng)為全國(guó)科學(xué)大會(huì)獎(jiǎng)。

“這個(gè)獎(jiǎng)是為了鼓勵(lì)大家。事實(shí)上，我們的水平還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。”研發(fā)激光器的經(jīng)歷，讓郭光燦認(rèn)識(shí)到，“文革”后百?gòu)U待興，國(guó)家沒(méi)有條件進(jìn)行大量的科技投入，做實(shí)驗(yàn)研究將難上加難。

郭光燦決定轉(zhuǎn)向理論研究。這成為他學(xué)術(shù)生涯的一個(gè)重要轉(zhuǎn)折點(diǎn)。在光學(xué)領(lǐng)域有多年積累的郭光燦找了一個(gè)“冷門(mén)”——量子光學(xué)?！傲孔庸鈱W(xué)領(lǐng)域在當(dāng)時(shí)太前沿，我只覺(jué)得將來(lái)肯定有用，但具體能干成什么樣，我確實(shí)不知道?！惫鉅N坦言。但他卻覺(jué)得“這里面很有趣”，堅(jiān)持“劍走偏鋒”。

1981年，郭光燦被公派到加拿大訪(fǎng)問(wèn)學(xué)習(xí)。在多倫多大學(xué)他才發(fā)現(xiàn)，國(guó)際學(xué)術(shù)界開(kāi)展量子光學(xué)研究已20多年。

1983年，第五屆國(guó)際量子光學(xué)會(huì)議在美國(guó)羅徹斯特大學(xué)召開(kāi)。參加那次會(huì)議的中國(guó)人只有8名，其中就包括郭光燦。會(huì)后，郭光燦回國(guó)前夕曾跟幾位中國(guó)學(xué)者和學(xué)生聊至深夜，討論如何發(fā)展國(guó)內(nèi)的量子光學(xué)，發(fā)奮改變落后局面。“當(dāng)時(shí)大家都是血?dú)夥絼偟哪贻p人，似乎感覺(jué)到一種歷史使命就落在我們肩上?！?/p>

回國(guó)后，郭光燦馬上全身心投入到量子光學(xué)學(xué)科的建設(shè)中。1984年，他依靠學(xué)校支持的2000元錢(qián)，在安徽瑯琊山醉翁亭，主持召開(kāi)了全國(guó)第一個(gè)量子光學(xué)學(xué)術(shù)會(huì)議。

“當(dāng)時(shí)僅有50多人參加，有媒體評(píng)論，大家是來(lái)‘瞧新鮮的?！惫鉅N回憶。

但這并不影響他內(nèi)心的熱情：總算有人知道量子光學(xué)了。

隨著國(guó)內(nèi)對(duì)量子光學(xué)逐漸的了解與認(rèn)可，參與會(huì)議的學(xué)者規(guī)模逐漸擴(kuò)大。由郭光燦主持發(fā)起的量子光學(xué)會(huì)議一直持續(xù)至今，以此為基礎(chǔ)，后來(lái)又成立了量子光學(xué)專(zhuān)業(yè)委員會(huì)。就靠著這個(gè)學(xué)術(shù)活動(dòng)，我國(guó)量子光學(xué)領(lǐng)域的研究隊(duì)伍慢慢壯大起來(lái)，學(xué)科也得以迅速發(fā)展。

“中國(guó)人能夠超過(guò)他們”

在量子的世界中，郭光燦一直有著敏銳的學(xué)術(shù)嗅覺(jué)，他稱(chēng)之為“科學(xué)價(jià)值的鑒賞能力”。如同對(duì)一件藝術(shù)品的鑒賞，需要分辨出科學(xué)進(jìn)展中最有趣、最具本質(zhì)意義的新事物。這驅(qū)使他在科研的道路上不斷創(chuàng)新，不斷挑戰(zhàn)未知領(lǐng)域。

上世紀(jì)90年代初，在郭光燦的努力推動(dòng)下，國(guó)內(nèi)量子光學(xué)已有了很大發(fā)展，但他一直在思考的是，“我們?cè)趪?guó)際上落后了那么多年，以后如何去趕超？”

習(xí)慣于不走尋常路的郭光燦洞察到，量子光學(xué)的發(fā)展必然將走向量子信息。這一交叉學(xué)科形成的“新生長(zhǎng)點(diǎn)”，將是趕超國(guó)外的重要機(jī)遇。

郭光燦告訴記者，剛開(kāi)始接觸量子信息時(shí)，困難和問(wèn)題接踵而至?！拔覀兌昧孔樱欢畔?。經(jīng)典信息理論都不懂，怎么辦？”他去請(qǐng)教信息學(xué)院的老師，帶著幾個(gè)學(xué)生從最基礎(chǔ)的理論開(kāi)始學(xué)習(xí)、鉆研。

1997年，孤軍奮戰(zhàn)的郭光燦完成了該領(lǐng)域的第一項(xiàng)重要工作——量子編碼。“量子性是量子信息中最為關(guān)鍵的特征，但它非常脆弱，極易受到環(huán)境破壞。”郭光燦解釋道，“因此，如何保住量子性是首要問(wèn)題。這個(gè)解決不了，一切都是紙上談兵，實(shí)驗(yàn)上無(wú)法實(shí)現(xiàn)?！?/p>

量子性需要量子編碼來(lái)保護(hù)。目前，國(guó)際上有三種公認(rèn)的量子編碼原理：量子糾錯(cuò)碼、量子避錯(cuò)碼、量子防錯(cuò)碼。其中，世界上第一個(gè)做出量子避錯(cuò)碼的，正是郭光燦和他的學(xué)生團(tuán)隊(duì)。他們的成果發(fā)表后，曾引起國(guó)際轟動(dòng)。

2000年，郭光燦研究組憑借“利用光腔制備兩原子糾纏的方案”研究再次引起世界矚目。后來(lái)，法國(guó)科學(xué)家沙吉·哈羅徹用實(shí)驗(yàn)證明了這一理論。他在實(shí)驗(yàn)成功之后給郭光燦發(fā)了一封郵件說(shuō)：我們祝賀你，我們?cè)趯?shí)驗(yàn)上把你的方案做成了。

沙吉也沒(méi)想到，十年之后，他借此獲得了2012年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。

同領(lǐng)域的一名國(guó)際審稿人驚訝于郭光燦課題組的成果，感慨：“我們?cè)趺淳蜎](méi)想到？”郭光燦回應(yīng)道：“我們中國(guó)人是能夠超過(guò)他們的?！?/p>

在郭光燦的科研理念中，在一個(gè)學(xué)科方向還比較“冷”的時(shí)候參與進(jìn)去，才有更大的發(fā)揮空間，“話(huà)語(yǔ)權(quán)才會(huì)更重，成果影響才會(huì)更大”，所以只要他認(rèn)準(zhǔn)了方向，便會(huì)一直堅(jiān)持下去。

2001年之后，隨著國(guó)家富強(qiáng)、社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展，量子通信和量子信息技術(shù)開(kāi)始受到重視，在科技部“973計(jì)劃”中正式立項(xiàng)。郭光燦也成為此項(xiàng)目的首席科學(xué)家，并為國(guó)家培養(yǎng)了一大批量子研究領(lǐng)域的骨干。

據(jù)了解，到目前為止，郭光燦帶領(lǐng)的團(tuán)隊(duì)已經(jīng)取得了“概率量子克隆”和“量子避錯(cuò)編碼”兩項(xiàng)原創(chuàng)性應(yīng)用基礎(chǔ)研究成果。前者為解決量子信息領(lǐng)域的難題即信息提取問(wèn)題提供了有效方法，同時(shí)在實(shí)驗(yàn)上研制成功量子克隆機(jī)，被認(rèn)為是“該領(lǐng)域最激動(dòng)人心的進(jìn)展之一”；后者為克服量子信息技術(shù)實(shí)際應(yīng)用的主要障礙提供了新方法，成為學(xué)術(shù)界公認(rèn)的3種不同原理編碼之一，并被美國(guó)若干著名實(shí)驗(yàn)室在實(shí)驗(yàn)上所證實(shí)。

“我的一生都在品味科學(xué)”

“從事科學(xué)研究需要靜下心來(lái)，厚積薄發(fā)，才能創(chuàng)造出不同尋常的成果，我的一生都在品味科學(xué)?！鄙頌楝F(xiàn)任中國(guó)科學(xué)院中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)量子信息重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室主任、物理系教授，這是郭光燦經(jīng)常對(duì)團(tuán)隊(duì)說(shuō)的一句話(huà)。

經(jīng)歷了十多年的拼搏和奮斗，實(shí)驗(yàn)室已經(jīng)取得了飛速發(fā)展?！拔蚁Ｍ@個(gè)隊(duì)伍中能夠涌現(xiàn)出更多國(guó)際一流的人才，更多國(guó)際前沿的重要成果。更期待我們國(guó)家在量子信息中能夠踏踏實(shí)實(shí)做出一些引領(lǐng)國(guó)際的成果。中國(guó)應(yīng)該多做一些原創(chuàng)的東西，不要急功近利。”“靜下心來(lái)做大事”，這也是實(shí)驗(yàn)室近年來(lái)一直奉行的宗旨。

而郭光燦本人則將視野再次轉(zhuǎn)向少人問(wèn)津的“冷門(mén)”，開(kāi)始思考量子物理的基本問(wèn)題，嘗試探尋量子世界的本質(zhì)。

“這些是我個(gè)人的研究興趣所在，而年輕學(xué)者很難去進(jìn)行此類(lèi)研究，我這個(gè)年齡的人正合適。”郭光燦說(shuō)，沒(méi)有了發(fā)表學(xué)術(shù)論文等各種成果考評(píng)的現(xiàn)實(shí)壓力，他才可以更加自由地思考深層次的物理基礎(chǔ)問(wèn)題。

而對(duì)于他所熟悉的量子信息等“老本行”，郭光燦則希望讓課題組的年輕學(xué)術(shù)帶頭人“大展拳腳”，給他們充分的成長(zhǎng)空間。

“我宏觀(guān)指導(dǎo)，很多具體的事交給年輕人來(lái)做，去第一線(xiàn)去發(fā)揮作用?，F(xiàn)在有幾個(gè)學(xué)到些我的味道，這個(gè)我就很開(kāi)心了。隊(duì)伍越來(lái)越強(qiáng)大，工作就有希望了?！彼恼Z(yǔ)氣里滿(mǎn)是欣慰。

如今，已經(jīng)年過(guò)七旬的郭光燦院士仍然保持著繁忙的工作節(jié)奏。雖然晚上已經(jīng)不再經(jīng)常性的加班加點(diǎn)，但還是長(zhǎng)年沒(méi)有節(jié)假日?！傲?xí)慣了，從大學(xué)到現(xiàn)在都沒(méi)有周末和放假的概念。即便是國(guó)慶節(jié)我也是每天都要到實(shí)驗(yàn)室里去?！?/p>

早八點(diǎn)出門(mén)，晚六點(diǎn)回家，郭光燦將工作生活安排得非常有規(guī)律。盡管如此，他每年仍有一半時(shí)間都在出差，參加學(xué)術(shù)會(huì)議、評(píng)審會(huì)議、科普?qǐng)?bào)告等各種活動(dòng)。

閑暇的日子里，郭光燦喜愛(ài)看看書(shū)，聽(tīng)聽(tīng)音樂(lè)。“我喜歡classic music（古典樂(lè)），流行的我也聽(tīng)，《中國(guó)好聲音》的比賽我從頭看到尾，《夜夜夜夜》很感人，所有的情感都傾注在歌聲中了?！?/p>

更多的時(shí)候，郭光燦將業(yè)余時(shí)間留給了閱讀。除了專(zhuān)業(yè)相關(guān)書(shū)籍，他近幾年開(kāi)始對(duì)中國(guó)古代哲學(xué)產(chǎn)生濃厚興趣，《易經(jīng)》《道德經(jīng)》《黃帝內(nèi)經(jīng)》是最常翻閱的經(jīng)典。

“它們確實(shí)代表了中國(guó)古代的最高智慧，成為非常珍貴的寶藏?！睆倪@些古代思想中，郭光燦讀到了圣賢對(duì)自然的深刻理解，比如老子所言“道法自然”，展示出一種深刻的宇宙認(rèn)識(shí)。

在郭光燦的科學(xué)認(rèn)知里，這些哲學(xué)思想與量子物理的基本問(wèn)題不無(wú)關(guān)聯(lián)?！八鼈儫o(wú)疑會(huì)影響我們對(duì)物理世界的理解，生發(fā)出新的思維方法和觀(guān)念，互相啟發(fā)?！?/p>

而談及未來(lái)，郭光燦透露他準(zhǔn)備把精力全部投入量子計(jì)算機(jī)的研究中去。“希望在我有生之年能有所突破，將我國(guó)的量子計(jì)算機(jī)研究推向世界制高點(diǎn)，再為國(guó)家作貢獻(xiàn)！”

責(zé)任編輯 張小華