潘建偉：量子世界的“中國耕者”

在合肥中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)的校園里，最近很少見到副校長潘建偉院士的身影。作為量子科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星項(xiàng)目負(fù)責(zé)人，他更多的時(shí)間在上海浦東的中國科大上海研究院里，與同事們一起為衛(wèi)星2016年如期發(fā)射緊張工作。

從讀本科時(shí)與“量子”結(jié)緣，今年45歲的潘建偉已經(jīng)與“量子”打了二十多年交道。1987年，考入中國科大的潘建偉，第一次接觸量子力學(xué)，就為其中蘊(yùn)含的種種神秘而著迷。本科畢業(yè)后，潘建偉繼續(xù)在校攻讀理論物理碩士，方向是量子基本理論。隨著研究的深入，潘建偉認(rèn)識(shí)到，量子理論中的各種懸疑需要尖端實(shí)驗(yàn)技術(shù)才能驗(yàn)證，于是碩士畢業(yè)后他選擇了去代表世界研究水平的國外高校留學(xué)。

1996年，潘建偉來到奧地利因斯布魯克大學(xué)。第一次見面，導(dǎo)師塞林格問他，“你的夢想是什么？”“我要在中國建一個(gè)和您的實(shí)驗(yàn)室一樣的世界領(lǐng)先的量子光學(xué)實(shí)驗(yàn)室?！币荒旰螅私▊ケ闩c同事一起在《自然》上發(fā)表了首次實(shí)現(xiàn)量子隱形傳態(tài)的學(xué)術(shù)論文，這個(gè)成果被公認(rèn)為量子信息實(shí)驗(yàn)領(lǐng)域的開山之作，被美國物理學(xué)會(huì)、歐洲物理學(xué)會(huì)和《科學(xué)》雜志評(píng)為年度十大進(jìn)展，并入選《自然》“百年物理學(xué)21篇經(jīng)典論文”。此后，潘建偉又先后在國際上首次完成了量子糾纏交換，三光子、四光子糾纏及其非定域性檢驗(yàn)，量子糾纏純化等重要實(shí)驗(yàn)。

此時(shí)，量子信息已被國際科技界預(yù)見為會(huì)對(duì)未來信息技術(shù)和人類社會(huì)生活產(chǎn)生革命性影響的新興學(xué)科。然而，在國內(nèi)甚至還有人認(rèn)為是偽科學(xué)。2001年，潘建偉得到中科院和國家自然科學(xué)基金委的資金支持，并在導(dǎo)師張永德教授和近代物理系同仁支持下，從零開始組建實(shí)驗(yàn)室。

2001年，國內(nèi)的研究水平和人才儲(chǔ)備都很薄弱，潘建偉像“候鳥”一樣，一邊回到歐洲繼續(xù)從事合作研究，一邊指導(dǎo)國內(nèi)的研究生建立實(shí)驗(yàn)室。不到一年，國內(nèi)的研究組作為第一單位就在《物理評(píng)論快報(bào)》上發(fā)表7篇論文。2004年，《自然》雜志發(fā)表了他們首次實(shí)現(xiàn)五光子糾纏和終端開放的量子態(tài)隱形傳輸?shù)某晒?。這一成果同時(shí)入選歐洲物理學(xué)會(huì)和美國物理學(xué)會(huì)的年度國際物理學(xué)重大進(jìn)展，這在中國科學(xué)家中還是第一次。

量子信息是計(jì)算機(jī)、信息科學(xué)與量子物理相結(jié)合而產(chǎn)生的交叉學(xué)科，需要不同學(xué)科背景的人才、技術(shù)和較高強(qiáng)度的經(jīng)費(fèi)支持，在快速推進(jìn)國內(nèi)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)的同時(shí)，潘建偉繼續(xù)在歐洲從事冷原子量子調(diào)控方面的學(xué)習(xí)與合作研究，并通過從國內(nèi)招收研究生和博士后，選派學(xué)生到國際先進(jìn)小組學(xué)習(xí)等方式培養(yǎng)這方面的研究力量，完成了光與冷原子量子信息技術(shù)方面至關(guān)重要的人才和技術(shù)原始積累。

2008年，潘建偉團(tuán)隊(duì)整體回歸中國科大，以陳宇翱、陸朝陽、張強(qiáng)、趙博等為代表的一批優(yōu)秀青年學(xué)者組成了強(qiáng)大研究陣容。他們首次實(shí)現(xiàn)五光子糾纏和終端開放的量子態(tài)隱形傳輸；首次實(shí)現(xiàn)具有存儲(chǔ)和讀出功能的糾纏交換；首次實(shí)現(xiàn)八光子薛定諤貓態(tài)；利用八光子糾纏首次實(shí)現(xiàn)拓?fù)淞孔蛹m錯(cuò)；首次實(shí)現(xiàn)百公里量級(jí)自由空間量子隱形傳態(tài)和糾纏分發(fā)；首次實(shí)現(xiàn)多自由度量子隱形傳態(tài)；首次實(shí)現(xiàn)量子機(jī)器學(xué)習(xí)算法……《自然》雜志在報(bào)道潘建偉團(tuán)隊(duì)成果時(shí)評(píng)價(jià)：“在量子通信領(lǐng)域，中國用了不到十年的時(shí)間，由一個(gè)不起眼的國家發(fā)展成為現(xiàn)在的世界勁旅，將領(lǐng)先于歐洲和北美?！?/p>

“科學(xué)家要做原始創(chuàng)新，為國服務(wù)。”潘建偉有著明確的科研路線圖：從初步實(shí)現(xiàn)局域的量子通信網(wǎng)絡(luò)，到實(shí)現(xiàn)多橫多縱的全球范圍量子通信網(wǎng)絡(luò)，以保證信息傳輸?shù)慕^對(duì)安全；通過量子計(jì)算研究，實(shí)現(xiàn)大數(shù)據(jù)時(shí)代信息的有效挖掘；通過量子精密測量研究，實(shí)現(xiàn)新一代定位導(dǎo)航……

2014年1月，依托于中國科大研究力量，中科院成立了量子信息與量子科技前沿卓越創(chuàng)新中心，同時(shí)通過整合院內(nèi)相關(guān)研究所和南京大學(xué)、國防科大等高校的優(yōu)質(zhì)資源，在教育部支持下成立了量子信息與量子科技前沿協(xié)同創(chuàng)新中心，潘建偉分別出任中心主任。他說：“我們希望能瞄準(zhǔn)世界科學(xué)前沿和國家重大需求，為國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展和社會(huì)進(jìn)步作貢獻(xiàn)。”