潘建伟：深耕在量子世界

原标题：潘建伟：深耕在量子世界

在位于上海浦东的中国科学技术大学上海研究院，潘建伟院士和他的同事们正在为将于2016年发射的量子科学实验卫星紧张地工作着。

从本科时与“量子”结缘，潘建伟已经与“量子”打了20多年交道。

出国是为了更好地回国服务

在中国科大念本科时，潘建伟第一次接触到了量子力学，量子理论中蕴含的种种神秘令他着迷。本科毕业前，他集中研究和总结了量子世界的各种佯谬，写进了毕业论文。此后，潘建伟继续在中科大攻读理论物理硕士学位，研究方向是量子基本理论。随着研究的深入，潘建伟越发认识到，量子理论中的各种悬疑需要尖端的实验技术才能得以验证，而当时国内在这方面还比较落后，本没有出国打算的他选择了出国留学。

1996年，潘建伟来到奥地利因斯布鲁克大学，第一次见面，导师塞林格问他，“你的梦想是什么？”“我要在中国建一个和您的实验室一样的世界领先的量子光学实验室。”此后，潘建伟一直用行动践行着这个承诺。

仅仅一年之后，潘建伟便与同事一起在国际顶尖杂志《自然》上发表了首次实现量子隐形传态的学术论文，该成果被公认为量子信息实验领域的开山之作，被美国物理学会、欧洲物理学会和《科学》杂志评入“年度10大进展”。这项工作使潘建伟坚定了从事实验量子物理研究的信心，此后又先后在国际上首次完成了量子纠缠交换，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。

潘建伟在奥地利攻读学位时期，正是量子信息这门新兴科学开始蓬勃发展的年月。从1997年开始，潘建伟每年都利用假期回到中科大讲学，通过各种渠道为我国在量子信息领域的发展提出建议，并带动一批研究人员进入这一领域，希望祖国能在信息技术领域抓住这次赶超发达国家并掌握主动权的机会。中国科学院和母校中国科大也及时给予他支持，2001年，潘建伟得到中科院650万元的资金支持，加上国家自然科学基金委支持的40万元，在导师张永德教授和近代物理系同仁的支持下，潘建伟开始在中国科大着手组建实验室。

引领中国团队成为世界劲旅

当时国内量子信息领域的研究水平和人才储备都很薄弱，要实现实验室从无到有，还需要继续学习。潘建伟再次回到欧洲，跟随已经转到维也纳大学的塞林格，继续从事多光子纠缠方面的合作研究，“我们必须与国际先进小组保持密切联系，向他们学习，才能更快地前进。”

这段时间，潘建伟像“候鸟”一样国内国外两头跑，一边在国外学习经验，一边指导国内的研究生建立实验室。不到一年时间，潘建伟在国内的研究组作为第一单位在权威杂志《物理评论快报》上发表了7篇论文。2004年，他们在国际上首次实现了五光子纠缠和终端开放的量子态隐形传输，《自然》杂志发表了这一成果，同时入选欧洲物理学会和美国物理学会评选出的“年度国际物理学重大进展”，这对中国科学家来说还是第一次。

量子信息是计算机、信息科学与量子物理相结合而产生的交叉学科，需要不同学科背景的人才、技术和较高强度的经费支持，在快速推进国内实验室建设的同时，潘建伟开始通过从国内招收研究生和博士后、选派学生到国际先进小组学习等方式培养这方面的研究力量，完成了光与冷原子量子信息技术方面至关重要的人才和技术原始积累。

分众深耕。潘建伟的人才布局从中国科大起步，分别辐射奥地利因斯布鲁克大学、英国剑桥大学、德国马普量子光学所、瑞士日内瓦大学、美国斯坦福大学……，最终再回归中国科大。2008年，潘建伟带领在德国的团队整体回归中国科大，其他分布在海外各地的年轻人也陆续回国，以陈宇翱、陆朝阳、张强、赵博等为代表的一批优秀青年学者组成了一支强大的研究团队。

2004年至今，潘建伟团队取得了一系列具有重要国际影响的研究成果：首次在国际上实现五光子纠缠和终端开放的量子态隐形传输；首次实现具有存储和读出功能的纠缠交换，完美地实现了长程量子通信中亟需的“量子中继器”；首次实验实现了八光子薛定谔猫态；利用八光子纠缠首次实验实现了拓扑量子纠错；首次实验实现了百公里量级的自由空间量子隐形传态和纠缠分发……英国《自然》杂志在报道潘建伟团队量子通信研究成果的新闻特稿《量子太空竞赛》中指出，“在量子通信领域，中国用了不到10年的时间，由一个不起眼的国家发展成为现在的世界劲旅，将领先于欧洲和北美。”

仰望星空也要脚踏实地

“科学家要做原始创新，为国服务。”潘建伟有着明确的科研路线图：通过量子通信研究，从初步实现局域的量子通信网络，到实现多横多纵的全球范围量子通信网络，以保证信息传输的绝对安全；通过量子计算研究，实现大数据时代信息的有效挖掘；通过量子精密测量研究，实现新一代定位导航……

“科研需要群体作战，不能单打独斗”。近年来，中科院以中国科大为依托，适时成立了中科院量子信息与量子科技前沿卓越创新中心，将加快推动该领域的发展作为“率先行动”计划的重要布局，同时通过整合院内相关研究所和南京大学、国防科大等优势高校，在教育部支持下成立了量子信息与量子科技前沿协同创新中心，按“最优、最简、互补”的原则对我国量子信息领域的主体研究力量进行了初步整合，为下一步更好更快发展打下了基础。

“两个中心集聚了国内最优秀的科学家和科研团队”，潘建伟说，“我们希望能瞄准世界科学前沿和国家重大需求，为国民经济发展和社会进步做点贡献”。

早在2008年秋，潘建伟团队就在合肥建立了世界上第一个光量子电话网，实现了“一次一密”加密方式的实时网络通话，真正做到“电话互联互通、语音实时加密、安全牢不可破”的量子保密电话网络系统。2012年和2014年，潘建伟团队分别建成了国际上规模最大的量子通信网络“合肥城域量子通信试验示范网络”和“济南量子通信试验网”，标志着大容量的城域量子通信网络技术已经成熟。

目前，在国家发改委的支持下，千公里光纤量子通信骨干网工程“京沪干线”项目也正在稳步建设，将于2016年底前后建成连接北京和上海的高可信、可扩展、军民融合的广域光纤量子通信网络，推动量子通信技术在国防、政务、金融等领域的应用。与此同时，潘建伟团队正在牵头实施中科院战略性先导科技专项，将于2016年发射首颗“量子科学实验卫星”，旨在实现高速星地量子通信并连接地面的城域量子通信网络，初步构建我国的广域量子通信体系。

“科学研究不仅要仰望星空，也要脚踏实地。”潘建伟感慨，“我们不仅要关注原始创新，也要鼓励成果转化，为国计民生多做些工作，让普通老百姓享受科技带来的利益。我们的团队正在朝着这个方向努力。”（经济日报记者文晶通讯员刘爱华）