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潘建伟:量子世界逐梦人
发表时间: 2014-03-18 11:42:51    |    来源:九三学社九江市委员会    |    阅读次数:840

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“我要在中国建一个世界一流的量子物理实验室。”

1996年,奥地利,当未来的九三学社中央常委、九三学社安徽省委副主委、中国科学院院士、中国科学技术大学教授潘建伟第一次面对导师的首个提问:你的梦想是什么?他如是回答。

1996年至今,18年的坚持和探索,潘建伟和他的团队一直为这个梦想而努力。

放弃海外教职,回国组建实验室,将我国量子研究带向世界前列

去年,潘建伟荣获2013年度何梁何利基金的最高奖——“科学与技术成就奖”,以表彰他在量子力学基础问题检验、量子通信和量子计算等方面的科学研究和贡献。

从2001年回国组建实验室,12年来,潘建伟带领他的团队,使我国在量子信息研究领域迅速走到世界前列。

在量子物理世界里,量子纠缠中的奇特现象被爱因斯坦称之为“遥远地点间幽灵般的相互作用”。年轻的潘建伟在大学本科期间就迷恋上量子世界。为了解答心中疑惑,他来到量子物理的研究重镇奥地利因斯布鲁克大学深造。

1999年,当国内学术界对量子通信领域的研究还很陌生之时,潘建伟参与的有关实现未知量子态的远程输送的研究成果,同伦琴发现X射线、爱因斯坦建立相对论等影响世界的重大研究成果一起被著名的《自然》杂志评为“百年物理学21篇经典论文”。那一年,他才29岁。

一帆风顺的科研,没让他忘记最初的梦想。2001年初,潘建伟开始筹划在中科大组建实验室。

潘建伟回忆,刚回国时,无论是研究水平还是人才储备,国内的基础都很薄弱。幸好得到中科院、基金委、科技部等部门的支持,设备、人员很快就到位了,实验室得到快速发展。

“我们必须与国际上的先进小组保持密切联系,向他们学习,才能更快地前进。”潘建伟说,他和团队在组织科研队伍、开展实验室建设的同时,还继续在奥地利维也纳大学从事多光子纠缠方面的合作研究。同时,在冷原子调控方面具有很强实力的海德堡大学物理所,他以玛丽·居里讲席教授的身份在欧洲通过各种渠道申请经费支持,从国内招收研究生和博士后,为我国培养冷原子量子调控方面的研究力量。

2008年,在完成了充分的技术积累和人才储备后,潘建伟放弃了在海德堡大学的教职回国全职工作,同时将在国外的实验装置陆续搬迁回中科大,一起回国的还有他在德国的整个团队。

1997年至2006年期间,潘建伟团队6次刷新量子领域的世界纪录,每次研究成果都引起国际学术界的关注。2009年,他们将光纤量子通信安全距离提高到200公里,组建了世界上首个多节点的全通型光量子电话网,使量子通信在城市范围内的实用化成为可能。

“在光量子纠缠操纵和量子通信方面,我国现在处于领跑的位置。”潘建伟自豪地说。

瞄准量子通信,推进计算机方面应用,将量子技术发展到极致

“将量子通信技术发展到极致,这既对国家有利,又能满足自己的好奇心,对我来说是现在最大的梦想。”潘建伟说。

实验室组建之初,潘建伟团队就瞄准了量子通信这一最先可能走向实用化的量子信息技术。量子通信已普遍被国际上认为是事关国家信息安全的战略性研究方向,有可能改变未来信息产业领域的发展格局。

潘建伟认为,世界信息化产业飞速发展,中国很多时候充当的是追赶者的角色,如果抢占量子通信先机,就有望抓住由模仿者变成引领者的机遇。

2012年初,以潘建伟团队为核心的技术队伍,在安徽省合肥市建成了国际上首个规模化的城域量子通信网络,节点数达到了46个,远远超过国际上已有的同类网络,标志着大容量的量子通信网络技术已经取得了关键突破。同时,他们与新华社合作建设的金融信息量子通信验证网在北京开通,在世界上首次将量子通信网络技术应用于金融信息的安全传输。在发改委支持下,量子通信的京沪干线工程也正积极建设。

“量子保密通信在城域网上的使用已经基本成熟,”潘建伟说,但要实现广域的量子保密通信,还需要借助卫星。

潘建伟团队目前正在牵头实施中科院战略性先导科技专项“量子科学实验卫星”,将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。

团队的另一项工作是推进量子技术在计算方面的应用。潘建伟介绍,利用一台万亿次的经典计算机质因数分解一个300位的自然数,需耗时大约15万年;而通过在一台万亿次的量子计算机上运行Shor量子算法,大致只需1秒钟。

“我的兴趣是在探求未知,在保持基础研究兴趣的情况下,尽可能做好量子信息技术的产业转化。”潘建伟说。

虽然我国在量子世界地图上占据了一席之地,但潘建伟表示,中国在器件方面还比较弱,今后10年还将加强量子通信技术和器件的基础性研究。

“我在感情上从来没想过到国外工作,出国的目的就是为了回国。”潘建伟说,美国梦很大程度上追求个人理想的实现,中国梦是一个共同的梦想,需要通过每个人的努力来实现,因而是更加有胸怀、更加持久的梦想。

“个人的力量是有限的,在中国建设世界一流的量子光学实验室是一个团队的系统性工作,需要国家的支持,我们在量子信息领域能做出一点成就,跟当时毫不犹豫的回国和我们国家的日益昌盛是分不开的。”潘建伟说。


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