量子世界引領(lǐng)者逐夢(mèng)“墨子號(hào)”

□冷無霜

量子世界引領(lǐng)者逐夢(mèng)“墨子號(hào)”

□冷無霜

潘建偉

逐夢(mèng)者

在全球的量子通信技術(shù)競(jìng)賽中，中國起步遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于歐美等發(fā)達(dá)國家。但是在中國科學(xué)院院士、中國科技大學(xué)教授潘建偉的帶領(lǐng)下，中國成功地實(shí)現(xiàn)了“彎道超越”，并成為世界上首個(gè)將量子科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星送入太空的國家。

17歲那年，潘建偉考上了中國科技大學(xué)，在選擇學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)還是物理專業(yè)時(shí)，他的中學(xué)老師韋國清告訴他說，數(shù)學(xué)完全靠自由思想的創(chuàng)造，在很大程度上像是智力游戲，而你感受鮮活、對(duì)事物敏感、善于發(fā)現(xiàn)規(guī)律，更適合學(xué)習(xí)物理，潘建偉聽從了老師的建議。開學(xué)第一天，他讀到了《愛因斯坦文集》的自序。“那是一種天籟之音，量子力學(xué)所預(yù)言的種種奇特現(xiàn)象，以及量子力學(xué)誕生一百年來對(duì)人類物質(zhì)文明進(jìn)步所帶來的巨大變革，使我一下子迷上了量子物理?！币黄恼赂淖兞伺私▊?，探究量子世界的各種奇妙現(xiàn)象成了他終生要奮斗的目標(biāo)。

潘建偉對(duì)量子力學(xué)著了迷。大學(xué)畢業(yè)選擇導(dǎo)師和去哪個(gè)國家留學(xué)時(shí)，潘建偉遲遲沒有做出決定，眼看其他同學(xué)都順利出國，家人有些著急。潘建偉對(duì)家人說，不能為了出國而出國，我要選準(zhǔn)方向，選對(duì)導(dǎo)師，學(xué)最先進(jìn)的技術(shù)將來回國效力。

一開始，潘建偉選的是一位諾獎(jiǎng)得主，但是年紀(jì)比較大。如果跟著他讀博士，將來就業(yè)肯定沒有問題。但比來比去，潘建偉選擇了師從這位諾獎(jiǎng)得主的弟子塞林格教授。

潘建偉來到奧地利維也納大學(xué)。初次見面，塞林格教授問他：“你將來有什么打算？”潘建偉回答：“我想在中國建一個(gè)世界一流的量子物理實(shí)驗(yàn)室?！?/p>

潘建偉一頭扎進(jìn)了量子力學(xué)的研究，為了在導(dǎo)師面前露一手，他根據(jù)自己在國內(nèi)的研究經(jīng)驗(yàn)，用了一個(gè)多月時(shí)間醞釀了一個(gè)對(duì)量子態(tài)進(jìn)行隱形傳輸?shù)膶?shí)驗(yàn)方案。他反復(fù)修改，覺得很完美了，便在實(shí)驗(yàn)小組里報(bào)告他設(shè)想的方案。然而，當(dāng)報(bào)告結(jié)束時(shí)，所有人都捂著嘴偷笑。塞林格忍住笑問他：“潘，你不知道我們的另一個(gè)小組正在做這個(gè)量子態(tài)隱形傳輸?shù)膶?shí)驗(yàn)方案嗎？”潘建偉一聽，馬上要求加入另一個(gè)實(shí)驗(yàn)小組，考慮再三，塞林格接受了他的請(qǐng)求。

在導(dǎo)師的指導(dǎo)下，潘建偉開始在這一領(lǐng)域奔跑。僅僅一年時(shí)間，他就和同事合作在《自然》雜志上發(fā)表論文，宣布在實(shí)驗(yàn)中實(shí)現(xiàn)了量子態(tài)隱形傳輸，這被公認(rèn)為是量子信息實(shí)驗(yàn)領(lǐng)域的開山之作，《科學(xué)》雜志將其列為年度全球十大科技進(jìn)展。

潘建偉取得博士學(xué)位后，要回國效力。塞林格教授反復(fù)做他工作，要他留在自己身邊：“潘，你回國連個(gè)實(shí)驗(yàn)室都沒有，也沒有學(xué)術(shù)氛圍，在這里你很快就會(huì)成為世界頂級(jí)的科學(xué)家。”潘建偉拒絕了教授的好意：“您還記得我們第一次見面時(shí)我說的話嗎？這該是我兌現(xiàn)諾言的時(shí)候了?！笨吹脚私▊ト绱藞?jiān)決，塞林格不解地?fù)u著頭說：“年輕人，你太任性了，你會(huì)后悔的?！?/p>

追隨者

潘建偉回到國內(nèi)，卻發(fā)現(xiàn)自己過于理想化了。他發(fā)現(xiàn)量子信息研究在國內(nèi)還是一片空白，不僅不被承認(rèn)，甚至還被認(rèn)為是偽科學(xué)。他向幾個(gè)著名的高校和國家相關(guān)科研院所申請(qǐng)科研經(jīng)費(fèi)，建立量子力學(xué)實(shí)驗(yàn)室，卻沒有收到一絲回音?？鄲赖呐私▊ド暾?qǐng)了幾個(gè)國外大學(xué)的教職，邊教學(xué)邊等待機(jī)會(huì)。

就在這時(shí)，他那篇有關(guān)量子態(tài)隱形傳輸?shù)恼撐谋弧蹲匀弧冯s志選為“百年物理學(xué)21篇經(jīng)典論文”，一同入選的，還有“愛因斯坦建立相對(duì)論”等重大成果。消息傳到國內(nèi)，潘建偉提交的科研項(xiàng)目申請(qǐng)終于有了眉目?！耙郧?，我們?cè)诳蒲蓄I(lǐng)域常常是追隨者和模仿者，國家重大科研項(xiàng)目的選定和設(shè)立，都要先看看國際上有沒有做過?，F(xiàn)在，我要力爭(zhēng)改變這種狀況。量子信息是一個(gè)全新的學(xué)科，我們必須學(xué)會(huì)和習(xí)慣做領(lǐng)跑者和引領(lǐng)者?！?/p>

2001年，潘建偉開始在母校中科大組建量子力學(xué)實(shí)驗(yàn)室，中科院和中科大及時(shí)給了他“輸血式”的支持，兩家給他提供了690萬元的研究經(jīng)費(fèi)。

有了資金，潘建偉度過了第一道難關(guān)。然后第二道技術(shù)難關(guān)接踵而至，“國內(nèi)的研究水平和人才儲(chǔ)備都很薄弱，必須與國際上先進(jìn)實(shí)驗(yàn)小組保持密切聯(lián)系?！庇谑牵私▊セ氐饺窳纸淌谏磉?，從事多光子糾纏方面的合作研究。這段時(shí)間，潘建偉把一天當(dāng)作兩天用，一邊在國外學(xué)習(xí)經(jīng)驗(yàn)，一邊指導(dǎo)國內(nèi)研究生建立實(shí)驗(yàn)室。有付出就有回報(bào)，不到一年，潘建偉帶領(lǐng)的年輕科研團(tuán)隊(duì)，在權(quán)威雜志《物理評(píng)論快報(bào)》上發(fā)表了七篇論文。2004年，潘建偉在國際上首次實(shí)現(xiàn)了五光子糾纏和終端開放的量子態(tài)隱形傳輸，這個(gè)成果刊登在《自然》雜志上后，入選了歐洲物理學(xué)會(huì)和美國物理學(xué)會(huì)評(píng)選出的年度國際物理學(xué)重大進(jìn)展，這對(duì)中國科學(xué)家來說還是第一次。

潘建偉感到了人才的緊缺，他向中科大的領(lǐng)導(dǎo)建議，招收相關(guān)專業(yè)的研究生和博士后，然后送到德國、美國、奧地利等量子信息研究的優(yōu)秀國際小組學(xué)習(xí)，逐漸完成了量子科技的人才和技術(shù)團(tuán)隊(duì)建設(shè)。

2008年10月，潘建偉和他在德國的團(tuán)隊(duì)整體回國。“搬家的清單足足列了120頁，大到激光器，小到12毫米的鏡片，全部搬回來了?！?/p>

量子世界在他面前展現(xiàn)了一幅風(fēng)光無限的絢爛畫面，潘建偉感覺渾身有著使不完的力氣。

領(lǐng)跑者

中科大的量子物理實(shí)驗(yàn)室常常燈火通明，潘建偉和他的團(tuán)隊(duì)每天工作15個(gè)小時(shí)以上，通宵工作更是家常便飯，一項(xiàng)項(xiàng)科研成果不斷涌現(xiàn)。

2008年年底，潘建偉在合肥建立世界上首個(gè)光子電話網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)“一次一密”加密方式的實(shí)時(shí)網(wǎng)絡(luò)通話，真正做到了“電話互聯(lián)互通、語音實(shí)時(shí)加密、安全牢不可破”的量子保密電話網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。在接下來的三年里，他又分別建成了國際上規(guī)模最大的量子通信網(wǎng)絡(luò)“合肥城域量子通信試驗(yàn)示范網(wǎng)絡(luò)”和“濟(jì)南量子通信試驗(yàn)網(wǎng)”，標(biāo)志著大容量的城域量子通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)完全成熟了。2012年年底，潘建偉團(tuán)隊(duì)的量子通信裝備在北京投入常態(tài)運(yùn)行，為十八大等國家重要政治活動(dòng)提供了信息安全保障。

2016年8月16日1時(shí)40分，中國在酒泉發(fā)射中心用長征二號(hào)運(yùn)載火箭成功發(fā)射了世界首顆量子科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星“墨子號(hào)”。在現(xiàn)場(chǎng)觀摩的潘建偉和團(tuán)隊(duì)成員緊緊相擁，流下了激動(dòng)的淚水?！斑@意味著我國在量子物理這個(gè)可以打開人類未來新世界大門的尖端學(xué)科中站到了最前沿，量子衛(wèi)星將讓中國在防御黑客方面走在世界前列?！?/p>

國家給了潘建偉一系列的榮譽(yù)：中國科學(xué)院院士、何梁何利基金科學(xué)與技術(shù)成就獎(jiǎng)、國家自然科學(xué)獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)。潘建偉成了中國物理學(xué)的領(lǐng)軍人物，有人說他是中國離諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)最近的人。

潘建偉有時(shí)也憂心忡忡，有一次他應(yīng)邀去一所著名的中學(xué)做科普演講，為了讓學(xué)生能聽懂，他嘗試用最生動(dòng)淺顯的方法講量子疊加態(tài)、量子收纏，結(jié)果他發(fā)現(xiàn)下面的學(xué)生不是在交頭接耳，就是在用手機(jī)自拍、玩游戲。

他想到了有一年，他在阿爾卑斯山大峽谷游玩，一個(gè)八十多歲的老太太坐在輪椅上，看到潘建偉問他是干什么的。潘建偉回答是做量子物理的。老太太又問，你做量子物理的哪一方面。他回答說是量子信息、量子態(tài)隱形傳輸。老太太說，我讀過你在《自然》雜志發(fā)表的那篇文章。潘建偉看到老太太專業(yè)地和自己討論，驚掉了下巴。他沒有想到這樣歲數(shù)的一個(gè)老太太，竟然會(huì)去讀艱澀難懂的科學(xué)期刊。

許多人問潘建偉，中國人為什么拿不了諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)？“這或許就是答案，我們所缺的，不是少學(xué)了多少個(gè)物理學(xué)定理，而是在日復(fù)一日的應(yīng)試教育課堂上，失去了對(duì)物理學(xué)最初的好奇?！?/p>

圖片由本文作者提供編輯吳忞忞mwumin@qq.com