潘建偉要建世界一流量子物理實(shí)驗(yàn)室

任紅雨

量子物理學(xué)世界級(jí)大師問道：“你的夢(mèng)想是什么？”

他的答案脫口而出：“我要在中國建一個(gè)世界一流的量子物理實(shí)驗(yàn)室?！?/p>

年前12月18日，慶祝改革開放40周年大會(huì)上，宣讀了獲得改革先鋒稱號(hào)人員名單。其中，“量子信息研究的創(chuàng)新者”潘建偉在列。他的頭銜包括中科院院士、中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)常務(wù)副校長，中國科學(xué)院量子信息與量子科技前沿卓越創(chuàng)新中心主任。

自上世紀(jì)90年代以來，量子信息科學(xué)迅猛發(fā)展，量子通信、量子計(jì)算和量子精密測(cè)量等量子信息技術(shù)可以在確保信息安全、提高運(yùn)算速度、提升測(cè)量精度等方面突破經(jīng)典信息技術(shù)的瓶頸，為保障國家安全和支撐國民經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展提供核心戰(zhàn)略力量。

依托中國發(fā)射的“墨子號(hào)”量子科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星，潘建偉團(tuán)隊(duì)在2017年實(shí)現(xiàn)多項(xiàng)世界領(lǐng)先的量子通信技術(shù)突破，包括在國際上首次成功實(shí)現(xiàn)從衛(wèi)星到地面的量子密鑰分發(fā)和從地面到衛(wèi)星的量子隱形傳態(tài)，連通北京和維也納的量子保密視頻通話標(biāo)志著世界首次洲際量子通信成功實(shí)現(xiàn)。

潘建偉曾表示：“世界各國都在做量子通信的發(fā)展規(guī)劃，中國在國際量子通信領(lǐng)域之所以能處于領(lǐng)導(dǎo)者的地位，是因?yàn)?0年前，我們就選擇了從基礎(chǔ)研究起步的艱難道路，掌握了核心技術(shù)，現(xiàn)在到了產(chǎn)業(yè)化階段就不太會(huì)遇上‘卡脖子’的問題了?！?/p>

1996年，潘建偉在奧地利維也納大學(xué)第一次見到導(dǎo)師塞林格教授。這位量子物理學(xué)世界級(jí)大師問道：“你的夢(mèng)想是什么？”他的答案脫口而出：“我要在中國建一個(gè)世界一流的量子物理實(shí)驗(yàn)室。”

現(xiàn)在，他正在向這個(gè)方向努力。

回國后，潘建偉在母校中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)組建了量子實(shí)驗(yàn)室。他的團(tuán)隊(duì)取得了首次實(shí)現(xiàn)光子比特與原子比特間的隱形傳態(tài)，首次實(shí)現(xiàn)具有存儲(chǔ)和讀出功能的量子中繼器，將單次激發(fā)量子存儲(chǔ)時(shí)間提高了兩個(gè)數(shù)量級(jí)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)糾纏光子的量子存儲(chǔ)等成果。合肥的量子通信城域試驗(yàn)網(wǎng)也成為全球首個(gè)擁有規(guī)?；孔油ㄐ啪W(wǎng)絡(luò)的城市。

在潘建偉的“量子版圖”里，堅(jiān)固的“地基”就是中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)的量子實(shí)驗(yàn)室。這是一切產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用的理論基礎(chǔ)。盡管中國開始研究量子信息學(xué)的時(shí)間晚于歐洲，還是涌現(xiàn)出潘建偉、郭光燦和段路明等一批優(yōu)秀的科學(xué)家，目前，這一隊(duì)伍還在不斷壯大。

而中國科技大學(xué)在中國量子通信產(chǎn)業(yè)中有舉足輕重的地位。

最典型的是科大國盾，科大控股是其主要股東。此外，問天量子等也都是中科大下屬的產(chǎn)業(yè)。同樣值得關(guān)注的一家公司是九州量子，盡管中科大和潘建偉個(gè)人并沒有持股，但在九州量子成立合資公司期間，中科大做了很多工作幫助他們建立起整個(gè)網(wǎng)絡(luò)。通過將產(chǎn)、學(xué)、研真正實(shí)現(xiàn)一體化，中國正在加快步伐構(gòu)建整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈，打通上下游。按照潘建偉的設(shè)想，未來10～20年，將通過多顆量子衛(wèi)星和包括“京滬干線”在內(nèi)的地面光纖網(wǎng)，構(gòu)建一個(gè)天地一體的全球化量子通信網(wǎng)絡(luò)，這張網(wǎng)也將成為信息安全免受外界攻擊的最強(qiáng)保障。

據(jù)潘建偉團(tuán)隊(duì)介紹，即將建成的“京滬干線”就是為了保證量子密鑰的傳輸安全。而星地量子通信則是依靠量子衛(wèi)星。據(jù)潘建偉介紹，他的團(tuán)隊(duì)已經(jīng)通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了微弱量子態(tài)在穿越大氣層后是有可能保持的，而且每秒可傳輸1萬個(gè)量子密鑰。但1萬個(gè)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，因此未來還將發(fā)射多顆量子衛(wèi)星，形成“星群”。量子技術(shù)泰斗級(jí)人物、日內(nèi)瓦大學(xué)量子科學(xué)家Gisin教授評(píng)價(jià)：“這對(duì)一個(gè)國家在電信、核能、航空、金融、國防等關(guān)鍵戰(zhàn)略性領(lǐng)域的影響是重大的?！?/p>

記者獲悉，中國科學(xué)院已確定計(jì)劃，將在“墨子號(hào)”量子科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星的基礎(chǔ)上，繼續(xù)研制3至5顆低軌量子通信衛(wèi)星，以實(shí)現(xiàn)量子密鑰分發(fā)的實(shí)用化，同時(shí)還將著手開展中高軌量子通信衛(wèi)星的研制。

值得一提的是，作為“墨子號(hào)”衛(wèi)星的首席科學(xué)家，潘建偉表示中國將保持開放心態(tài)，積極參與國際合作。他介紹，2017年以來，中科大與中科院上海技術(shù)物理所等組成的科研團(tuán)隊(duì)，與奧地利科學(xué)院安東-塞林格研究組合作，利用“墨子號(hào)”在中國和奧地利之間實(shí)現(xiàn)了長達(dá)7600公里的洲際量子密鑰分發(fā)，并利用共享密鑰實(shí)現(xiàn)加密數(shù)據(jù)傳輸和視頻通信。中國正在籌建的國家實(shí)驗(yàn)室涉及合肥、上海和北京等地，僅合肥量子信息實(shí)驗(yàn)室占地就將達(dá)554畝，如此規(guī)模在全球都比較罕見。這也是繼“墨子號(hào)”量子衛(wèi)星、量子通信“京滬干線”之后，中國在量子科學(xué)領(lǐng)域的又一次大手筆投入。據(jù)透露，目前該項(xiàng)目已經(jīng)獲得安徽省和上海市政府各10億元左右的配套啟動(dòng)資金，而國家長期投入將達(dá)到千億元人民幣。

◎ 來源|第一財(cái)經(jīng)