“近代科學沒能在中國誕生,中國人能不能趕上科學前沿、引領重大創新?”潘建偉說,“中國科研工作者都憋著一股勁兒,希望通過自己的努力證明,不僅在國外可以做得很優秀,在國內也能做出很好的成就。”

潘建偉,中國科學技術大學常務副校長。利用去年8月發射的全球首顆量子科研衛星“墨子號”,潘建偉團隊近期連續實現“千里糾纏、星地傳密、隱形傳態”三個國際科研重大突破。他的“量子雄心”,在祖國的創新熱土上,一飛沖天。

留學歐陸,出國是為了更好的回國

潘建偉的“量子夢”始于20多年前。

1992年,中科大本科生潘建偉在畢業論文中,不乏莽撞地向“不合常理”的量子力學理論提出質疑。

“我試圖在論文中找個例證,來否認這個理論。”正是在這次“挑戰”中,潘建偉迷戀上量子世界的奧妙與未知。從此,他將量子作為一生的研究方向。

當時中國的量子物理研究,無論理論還是實驗都遠遠落后于國際先進水平。1996年,潘建偉來到量子力學的誕生地奧地利,進入因斯布魯克大學攻讀博士學位。

在量子物理學大師塞林格教授帶領下的科研小組里,潘建偉很快嶄露頭角,1997年以他為第二作者的論文“實驗量子隱形傳態”,被美國《科學》雜志評為年度全球十大科技進展。

但成為國際一流學者并不是潘建偉夢想的全部。

第一次見到導師時,賽林格問他:“潘,你的夢想是什么?”“我的夢想是,在中國建一個和這里一樣的世界一流的量子光學實驗室。”

追隨夢想,潘建偉2001年回到祖國,在中國科大與同學楊濤一起組建量子信息實驗室。

在基礎極為薄弱的狀況下,潘建偉組織科研隊伍、開展實驗室建設,同時與國際先進研究機構保持密切聯系。他“國內國外兩邊跑”,在奧地利維也納大學、德國海德堡大學等機構從事合作研究。

量子信息研究集多學科于一體,要想取得突破,必須擁有不同學科背景的人才。多年來,潘建偉一直有針對性地選送學生出國留學,把他們送到量子信息研究的優秀國際小組加以鍛煉。

近年來,這些年輕人悉數回國,使潘建偉的量子研究團隊得到了空前壯大,一支特色鮮明、優勢互補的年輕量子信息科研隊伍,在中國成型、迸發出驚人的力量。

他們的成果多次入選“國際年度十大科技進展”“國際年度物理學重大進展”,十余次入選兩院院士評選的“年度中國十大科技進展新聞”。

國際領跑,搶占量子科技創新制高點

以潘建偉等學者為代表的中國科大科研團隊,已使中國成為國際量子信息領域的重要研究中心之一。今年以來,他們連續實現多項重大突破,使中國在量子信息多個領域成為“國際領跑者”。

——今年5月,潘建偉團隊在去年首次實現十光子糾纏操縱的基礎上,利用高品質量子點單光子源構建了世界首臺超越早期經典計算機的光量子計算機,實現了目前世界上最大數目超導量子比特的糾纏。

——今年6月,潘建偉團隊宣布,利用“墨子號”在國際上率先成功實現了千公里級的星地雙向量子糾纏分發。他們用嚴格的科學實證,回答了愛因斯坦的“百年之問”。

——今年8月,潘建偉團隊宣布,“墨子號”在國際上首次成功實現了從衛星到地面的量子密鑰分發和從地面到衛星的量子隱形傳態。

至此,“墨子號”三大既定科學目標均成功實現,為我國未來繼續引領世界量子通信技術發展和空間尺度量子物理基本問題檢驗前沿研究,奠定了堅實基礎,兼具實用化和科學意義。

“這標志著我國在量子通信領域的研究,在國際上達到全面領先的優勢地位。”中科院院長白春禮介紹,為我國在國際上搶占了量子科技創新制高點,成為國際同行的標桿,實現了“領跑者”的轉變。

國家力量,為放飛“量子夢”提供堅實根基

“墨子號”連續取得重大科研突破,潘建偉團隊牽頭研制的全球第一條遠距離量子保密通信干線“京滬干線”很快也將全線開通。與衛星、地面站互聯,不久后,人類歷史上第一個“天地一體化”的洲際量子通信網絡將見雛形。

“這是中國幾代科學家經過長期積累、共同努力結出的創新成果。”潘建偉認為,經過幾十年的持續積累,我國已到了“創新爆發”階段。

他把量子研究的突飛猛進歸功于中國“集中力量辦大事”的優勢。以“墨子號”衛星為例:中科院上海技術物理研究所、微小衛星創新研究院、光電技術研究所、國家天文臺、紫金山天文臺、國家空間科學中心……衛星的每一個部件都凝聚了各個科研機構的心血。

“不同機構紛紛給我們提供所需的基礎元件,讓我們的創新想法有了很好的工程基礎。我在歐洲、美國、加拿大的同行,都曾有過這樣的科學設想,但沒有這樣的國家全力支持。”潘建偉說。

潘建偉未來的目標還有很多:構建“天地一體化”的廣域量子通信網絡體系,形成具有國際引領地位的戰略性新興產業和下一代國家信息安全生態系統,探索對廣義相對論、量子引力等物理學基本原理的檢驗……

“隨著中國科技的迅猛發展,我相信量子通信將在10年左右時間輻射千家萬戶。期盼在我有生之年,能親眼目睹以量子計算為終端、以量子通信為安全保障的量子互聯網的誕生。”潘建偉說,“我相信中國科學家們做得到。” 

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