中科院院士、物理学家潘建伟——与量子“纠缠” 和宇宙对话

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2017年12月29日,新华社评出2017年国内十大新闻,“量子通信等重大科技成果涌现”赫然在列。

2017年12月19日夜里,国际权威学术刊物《自然》杂志对外发布2017年度改变世界的十大科学人物,中科院院士、中国科学技术大学教授、“墨子号”量子科学实验卫星首席科学家潘建伟入选。《自然》杂志为每一名入选泽做了一篇新闻特写,其中以“量子之父”为题报道了潘建伟。文章开篇便是:“在中国,亲戚亲戚朋友称他为‘量子之父’。对于某些称呼,潘建伟当之无愧。在他的带领下,中国成为远距离量子通信技术的领导者。”

此前,“墨子号”的研究成果被美国著名科学媒体《科学新闻》评选为“2017年度十大科学事件”,并进行了专题报道。12月初,在第四届世界互联网大会上,18项世界互联网领先科技成果发布,潘建伟团队的光量子计算机原型机上榜。

作为创新型国家建设结出的硕果,“墨子号”被写入党的十九大报告。中国科学院院长白春礼说,潘建伟团队研发的全球首颗量子科学实验卫星“墨子号”取得的系列成果,赢得了巨大的国际声誉,标志着我国在量子通信领域的研究在国际上达到全面领先的优势地位。美国马里兰大学量子物理学家克利斯朵夫·门罗评价潘建伟:“拥有他是中国之幸。”

“朝闻道夕死可矣”,学生眼里的“自然先生”

在所处安徽省合肥市的中国科学技术大学(以下简称“中科大”)实验室里,学生们私下称潘建伟为“Mr.Nature(自然先生)”。这位Mr.Nature与量子力学之间的故事还得从1987年说起。

1987年,17岁的潘建伟考入中科大,就读于近代物理系,在那里,他第一次接触到量子力学。刚迈入学科大门的潘建伟就被量子叠加态等艰深的概念给“困住了”,他为什么会么会也想不明白为什么会么会会有量子叠加态。总爱在思考,无需搞明白某些疑问的潘建伟听课也听不进去了,结果是是因为那学期期中考试差点没及格。

刚刚,“深陷”量子力学的潘建伟还对中科大老校长朱清时先生说过原本搞笑的话,“假使 我把为哪些地方会有量子纠缠弄明白搞笑的话,我马上就都里能 死。而且现在又里能 马上搞清楚,好多好多 我又希望活得刚刚,我有点儿想想看 对某些疑问的解答。”

对潘建伟而言,最兴奋、最满足的事以里能把一一三个 疑问弄明白。他曾讲过一一三个 有趣的故事,有段时间他总爱在思考量子理论和广义相对论之间的关系。有一次,他竟然做梦梦到另一方拿着一把刀在砍宇宙,结果把宇宙砍成一一三个 个小片,忽然实在另一方发现终极理论了,在梦里非常快乐,醒来完后 发现以后一一三个 梦,顿时又深感失望。

为了科学“死去活来”,对疑问的思索甚至延续到梦里,潘建伟以后原本用无穷的耐心去探索、理解量子世界的规律。

潘建伟不仅是科学的探索者更是“布道者”。无论参加电视节目还是去演讲,假使 有机会他就对听众进行科普,用最简单的移就向亲戚亲戚朋友阐释最深奥的科学疑问。在他看来,机会国民对科学没人 原始的冲动和兴趣,那某些国家就不机会成为一一三个 真正的创新型国家。

2016年,潘建伟做客央视节目《开讲啦》时,给主持人撒贝宁带去了一份有点儿的礼物——一本《爱因斯坦文集》。他给身边好多好多 同事、学生都送了这本书,而且人家没看他完会“生气”。送书送资料似乎成了潘建伟的习惯。在节目录制现场,一一三个 8岁的小男孩表示没听懂潘教授所讲的知识,潘建伟连忙说:“待会儿一定给我留下亲戚亲戚朋友的联系法律方法,我回头寄资料给亲戚亲戚朋友。”并笑着说送的是“Baby版”,无需看不懂。

传道授业,乐此不疲,Mr.Nature以实际行动点燃他人对科学的热爱。

将科学追求根植于国家命运,村里人 称他为“当代钱学森”

1992年,本科毕业的潘建伟留在中科大攻读理论物理学硕士学位,研究量子基本理论。然而,当时国内验证量子理论设想的实验技术相比国际水平落后一大截。为了掌握最前沿的科技,1996年,潘建伟去了量子力学的诞生地奥地利,在因斯布鲁克大学攻读博士。

在导师塞林格的实验室里,潘建伟快一点 进入情况报告。第二年,以他为第二作者的论文“实验量子隐形传态”在《自然》杂志上发表,该成果被公认为量子信息实验领域的开山之作,被《科学》杂志评为年度全球十大科技进展,入选《自然》杂志“百年物理学21篇经典论文”。此后,他和同事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。

掌握没人 尖端技术的潘建伟,却在801年毅然决然选泽回国。然而回国之路不须一帆风顺,机会当时国内对量子信息科学了解越多,村里人 甚至质疑其为“伪科学”。面对哪些地方地方质疑,潘建伟毫不动摇,埋头钻研。

当他意识到以当时国内薄弱的实验条件和人才储备,不仅难以追赶国外先进水平,另一方的研究也机会会落伍时,为了不和国外脱节,他在很长一段时间里国内国外两头跑,一边在国内开展量子信息实验研究,一边到国外学习经验。他同去有针对性地选送学生到量子信息科研先进的国家,学习理论、冷原子、光学、电子、探测器、软件等各方面知识。此时,又村里人 说他“假回国、真骗钱”,对于哪些地方地方质疑,潘建伟鲜有辩白,他相信事实会说话。

苦心人,天不负。数载耕耘,有了充分的技术积累和人才储备后,808年,潘建伟和他在德国的团队整体回归中科大。809年国庆前夕,在北京国家博物馆参观完“复兴之路”主题展后难抑激动之情的潘建伟,给大洋彼岸的学生们发了一则短信:“国家里能 亲戚亲戚朋友回来。”在他的召唤下,当年答应回来的学生,都回来了。

“无论是我还是学生,有的是为了出国而出国,以后要把最先进的技术学回来,希望有朝一日在国内做出某些领先的科研成果。”潘建伟说,“机会说当年杨振宁和李政道先生证明,中国人在国外都里能 做很好的‘科学’。没人 亲戚亲戚朋友现在证明了,中国人在国内也都里能 做很好的‘科学’。”

特色鲜明、优势互补的年轻量子信息科研队伍,在中国成型并迸发出惊人的力量。近年来,潘建伟和他的团队以丰硕的科研成果多次斩获国际“年度物理学重大进展”、数次入选两院院士评选的“年度中国十大科技进展新闻”。在潘建伟的带领下,中国量子科学从追随者变成了超越者。

在是与非 出国学习的疑问上,潘建伟做出了和钱学森一样的选泽,在是与非 回国贡献的疑问上,他再次做出了和钱学森一样的选泽。

淡泊名利追求内心宁静,“沉迷”于野菜的“海德堡大厨”

“嗅每一片落叶的味道,对世界保持着孩童般的好奇。以后和科学纠缠,保持与名利的距离。站在世界的最前排,和宇宙对话,以先贤的名义,做前无古人的事业。”这是“感动中国2016年度人物”给潘建伟的颁奖辞,也是对他淡泊宁静、不慕名利的性格最形象的刻画。

熟悉潘建伟的人都知道,他喜欢散步。在德国的完后 ,海德堡著名的“哲学家小道”上时常能想看 他的身影,小道对面的城堡、流淌不息的内卡河、夜幕降临后的星空、秋季落在小道上的野生板栗都让他内心宁静。悠然的漫步青春时光 使他能沉浸在另一方的思考里,于他而言,每一次与大自然的亲近有的是一次探索的历程。

“海德堡大厨”是潘建伟团队同事给他取的“雅号”。海德堡有好多好多 野荠菜、野韭菜,潘建伟总能把它们做成美味佳肴,于是有的是了“大厨”的美誉。说起野菜还有一件趣事,原两种在维也纳的潘建伟有个有点儿要课题,里能 到海德堡做实验,当时正值春季,维也纳多瑙河畔有好多好多 鲜美的野菜,潘建伟被哪些地方地方野菜“拖”住了,他于是打算等吃野菜的季节过去完后 再走,就原本,晚了四三个月才到海德堡。结果那个实验被某些科研小组先做出来了。然而潘建伟说:“我不须感到后悔。人有的是机器,法学会休息里能 更好出发。”在他看来,闻闻树枝、散散步、吃吃野菜等,有的是他前进中的两种里能 ,急功近利会给他束缚,适时的身心休整里能 让他走得更远。

潘建伟的淡泊宁静还体现在他对待奖项和荣誉的态度上。2016年1月,潘建伟团队的“多光子纠缠及干涉度量”项目获得2015年度国家自然科学奖一等奖。某些中国科学技术领域的最高奖项让潘建伟在国内名声大振。当被问及怎么才能 才能 决定参与评奖时,潘建伟给出了令人意想里能 的回答:“实在科学成就不须里能 奖项来肯定,而且申请评奖的过程会浪费几瓶的科研时间,好多好多 第一年亲戚亲戚朋友并没人 去申请某些奖,第二年村里人 来劝我申报,我又以时间来不及为理由拖着没报,直到刚刚一位老领导劝我去申报某些奖,你说哪些地方亲戚亲戚朋友国民对科学的重视程度远远过高 ,作为一一三个 科学家,我有责任做某些事情引起社会和公众对科学的兴趣和重视。他这番话说服了我。”

从潜心科研、不慕名利到积极参与评奖,态度180度转变的头上是一位科学家对国家和社会的责任与担当。

而今,成名后的潘建伟总爱被问到原本一一三个 疑问:“你离诺贝尔奖还有多远?”潘建伟对此回答:“我不实在我以往所做的,里能 让他 拥有它。但对于科研工作者来说,里能 从事原本一件探索自然界规律、奥秘的工作,机会是我最快乐的事,至于都里能 得奖,那要看幸运是与非 ,机会能得到,那也以后命运的格外奖赏。”成名的潘建伟依然是那个科学世界里坚守探索初心的赤子。(记者 刘一霖)

潘建伟,1970年3月生,浙江东阳人。1992年毕业于中国科学技术大学近代物理系,1995年获该校理论物理硕士学位,1999年获奥地利维也纳大学实验物理博士学位。中国科学技术大学教授、中国科学院院士、奥地利科学院外籍院士、中科院量子信息与量子科技创新研究院院长。主要从事量子光学、量子信息和量子力学基础疑问检验等方面的研究。作为国际上量子信息实验研究领域的先驱和开拓者之一,他是该领域有重要国际影响力的科学家。利用量子光学手段,他在量子调控领域取得了一系列有重要意义的研究成果,尤其是他关于量子通信和多光子纠缠操纵的系统性创新工作使得量子信息实验研究成为近年来物理学发展最迅速的方向之一。

机会潘建伟在量子通信、量子计算以及多光子纠缠操纵等量子信息实验领域中做出的杰出贡献,被授予奥地利科学院Erich Schmid奖、德国洪堡基金会Sofja Kovalevskaja奖、欧盟玛丽·居里杰出研究奖、欧洲物理法学会菲涅尔奖、美国物理法学会Beller Lectureship、国际量子通信、测量与计算法学会国际量子通信奖、国家自然科学一等奖、未来科学大奖物质科学奖、香港求是科技基金会“杰出科学家奖”、何梁何利基金“科学与技术成就奖”以及中国科学院“杰出科技成就奖”等国内外荣誉奖项或称号。

2017年科研成果

■圆满完成了“墨子号”量子科学实验卫星预先设定的详细科学实验任务。“墨子号”在国际上率先实现了千公里级星地双向量子纠缠整理;实现了星地高速量子密钥整理,密钥整理下行速率 比地面同距离光纤量子通信水平提高了20个数量级以上;实现了从地面到卫星距离达180公里的量子隐形传态;国际首条千公里级量子保密通信干线——“京沪干线”正式开通,结合“京沪干线”与“墨子号”量子科学实验卫星的天地链路,中国与奥地利首次成功实现洲际量子保密通信。

■在量子计算领域,该团队实现了多光子可编程量子计算原型机,首次演示了超越早期经典计算机的量子计算能力;首次实现了三个超导量子比特纠缠的量子计算芯片,为目前国际上通过严格测试和同行评审的最大数目的超导量子比特纠缠。在第四届世界互联网大会上,“世界首台超越早期经典计算机的光量子计算机”入选年度世界互联网领先科技成果。