邵紅能

27歲，入選美國(guó)《科學(xué)》雜志“年度全球十大科技進(jìn)展”;29歲，參與的研究成果被《自然》評(píng)為“百年物理學(xué)21篇經(jīng)典論文”;31歲，任中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)教授;41歲，成為中國(guó)當(dāng)時(shí)最年輕的院士;45歲，獲得國(guó)家自然科學(xué)一等獎(jiǎng).……他，就是潘建偉，“墨子號(hào)”量子科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星的首席科學(xué)家，也是“中國(guó)的量子之父”。

“小宇宙”爆發(fā)大能量

上中學(xué)時(shí)，潘建偉的英語(yǔ)不太好，一次英語(yǔ)課上，他鼓起勇氣舉手發(fā)言，可站起來(lái)后大腦卻一片空白。那次經(jīng)歷讓潘建偉十分受挫并暗下決心：“如果將來(lái)在國(guó)內(nèi)做出成就，一定要讓別人請(qǐng)我去講學(xué)?！?/p>

1987年，潘建偉從浙江省東陽(yáng)中學(xué)考入中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)近代物理系。后來(lái)，在科大理論物理專業(yè)讀研時(shí)，潘建偉的導(dǎo)師曾對(duì)他說(shuō)，既然很多量子理論馬上突破很困難，那就不妨先做實(shí)驗(yàn)。老師的話，如同峭壁上一個(gè)腳掌大小的凸起，讓潘建偉有了攀登的支點(diǎn)。從那以后，實(shí)驗(yàn)成為潘建偉生命中的一部分。

2016年8月16日這天，我國(guó)自主研制的世界上第一顆量子科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星“墨子號(hào)”發(fā)射升空。而這一天，潘建偉在指揮中心忙碌著;也是這一天，在距離敦煌不遠(yuǎn)的酒泉，潘建偉感慨萬(wàn)千?！澳犹?hào)”的發(fā)射成功讓中國(guó)在全球領(lǐng)域的遠(yuǎn)距離量子通信中占有了絕對(duì)的領(lǐng)導(dǎo)地位，他曾在《朗讀者》節(jié)目中說(shuō)：“中國(guó)想再次站在世界的舞臺(tái)中央，離不開(kāi)科技的力量?！薄澳犹?hào)”為我國(guó)搶占了量子科技創(chuàng)新的制高點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了“領(lǐng)跑者”的轉(zhuǎn)變，讓無(wú)條件安全通信成為可能。

這一切成績(jī)的取得，要從他選擇物理專業(yè)的那一天說(shuō)起。對(duì)潘建偉來(lái)說(shuō)，1987年9月4日是他人生中一個(gè)重要的日子。那天，他來(lái)到中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)報(bào)到，內(nèi)心那份激動(dòng)與喜悅他至今記憶猶新。談及選擇物理專業(yè)的原因，除了來(lái)自中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)老校長(zhǎng)嚴(yán)濟(jì)慈的鼓勵(lì)，還有潘建偉對(duì)這個(gè)學(xué)科的“喜愛(ài)”。選物理，因?yàn)楸容^簡(jiǎn)單。潘建偉坦言自己的記憶力并不好，“寫(xiě)拼音對(duì)我來(lái)說(shuō)是最折磨人的事情。但是后來(lái)我上了初中才發(fā)現(xiàn)，居然還有這么簡(jiǎn)單的學(xué)科，那就是物理”。其實(shí)，發(fā)現(xiàn)潘建偉適合學(xué)物理的還有他的中學(xué)老師韋國(guó)清。當(dāng)時(shí)，潘建偉正在數(shù)學(xué)專業(yè)和物理專業(yè)之間猶疑。老師說(shuō)，數(shù)學(xué)完全靠自由思想的創(chuàng)造，在很大程度像智力游戲。而你是一個(gè)感受鮮活，對(duì)事物敏感，善于發(fā)現(xiàn)規(guī)律的孩子，還是更適合學(xué)物理。有意思的是，最初在大學(xué)上量子力學(xué)課時(shí)，潘建偉的第一反應(yīng)是“怎么有這樣胡說(shuō)八道的東西”。但如今，已成為中國(guó)量子科技領(lǐng)軍人物的潘建偉，卻已經(jīng)與量子“糾纏”了20余年。

一頭扎進(jìn)量子世界

什么是量子？這大概是所有物理“門(mén)外漢”聽(tīng)到“量子之父”時(shí)的第一問(wèn)。潘建偉是這樣解釋的：“比如你有一瓶水，然后你分成二分之一瓶、三分之一瓶，到最后就變成一個(gè)小顆粒了。大家都知道，這個(gè)叫作水分子。所謂量子，只不過(guò)是微觀世界里一種最小顆粒的統(tǒng)稱。”

1987年，潘建偉在中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)近代物理系求學(xué)時(shí)，接觸到量子力學(xué)，發(fā)現(xiàn)微觀世界里有很多奇特的現(xiàn)象，與傳統(tǒng)的經(jīng)典規(guī)律完全背道而馳。如此種種神秘現(xiàn)象讓潘建偉對(duì)量子產(chǎn)生了極大的興趣，也確立了他研究量子的奮斗目標(biāo)。本科畢業(yè)前，潘建偉集中研究和總結(jié)了量子世界的各種佯謬，作為自己的畢業(yè)論文。畢業(yè)后，他繼續(xù)在科大攻讀理論物理碩士學(xué)位。1996年碩士畢業(yè)后，經(jīng)導(dǎo)師推薦，潘建偉赴量子科學(xué)研究的前沿陣地——奧地利因斯布魯克大學(xué)攻讀博士學(xué)位。

潘建偉的導(dǎo)師塞林格與他第一次見(jiàn)面時(shí)就問(wèn)他：“你的夢(mèng)想是什么？”“我要在中國(guó)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?！睘榱吮M快掌握實(shí)驗(yàn)方面的知識(shí)和要領(lǐng)，潘建偉幾乎整日泡在實(shí)驗(yàn)室里。幾個(gè)月后，潘建偉就和實(shí)驗(yàn)室的同事完成了一項(xiàng)重要的實(shí)驗(yàn)，即在國(guó)際上首次實(shí)現(xiàn)光子的量子隱形傳態(tài)。這項(xiàng)成果發(fā)表在《自然》雜志上，被認(rèn)為是量子信息實(shí)驗(yàn)領(lǐng)域的開(kāi)端。至今，這篇論文仍是量子信息科學(xué)領(lǐng)域被引用次數(shù)最多的實(shí)驗(yàn)論文。此后，潘建偉利用量子糾纏，先后實(shí)現(xiàn)了量子糾纏交換、三光子糾纏及其非定域性檢驗(yàn)、四光子GHZ糾纏和高保真度的量子隱形傳態(tài)、量子糾纏純化等重要實(shí)驗(yàn)，成果均發(fā)表在《自然》《物理評(píng)論快報(bào)》等專業(yè)刊物上，潘建偉及合作者的工作也多次被歐洲物理學(xué)會(huì)和美國(guó)物理學(xué)會(huì)評(píng)為年度物理學(xué)重大進(jìn)展。

這時(shí)，量子信息作為新興科學(xué)開(kāi)始蓬勃發(fā)展起來(lái)。潘建偉很快了解到，這門(mén)科學(xué)能夠用一種革命性的方式對(duì)信息進(jìn)行編碼、存儲(chǔ)、傳輸和操縱，可以實(shí)現(xiàn)利用任何經(jīng)典手段都無(wú)法完成的信息功能，可以在提高運(yùn)算速度、確保信息安全、增大信息傳輸容量等方面突破經(jīng)典信息的極限，帶來(lái)極大的應(yīng)用價(jià)值，并具有重大科學(xué)意義，勢(shì)必會(huì)成為推動(dòng)整個(gè)信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展的技術(shù)革命。2001年，潘建偉入選“中科院引進(jìn)國(guó)外杰出人才”，并獲得中科院知識(shí)創(chuàng)新工程重要方向性項(xiàng)目的支持，在科大組建了量子物理與量子信息實(shí)驗(yàn)室。潘建偉用實(shí)驗(yàn)證實(shí)了被愛(ài)因斯坦稱為“遙遠(yuǎn)地點(diǎn)間幽靈般相互作用”的量子糾纏，解開(kāi)了微觀粒子蘊(yùn)含的詭秘和矛盾，把它們送進(jìn)我們的生活。他和其他量子物理學(xué)家一起，為人類開(kāi)啟了量子世界之窗。

全球通信加速度

在世界最大的綜合性科學(xué)組織，即美國(guó)科學(xué)促進(jìn)會(huì)2019年的年會(huì)上，中國(guó)“墨子號(hào)”量子科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星團(tuán)隊(duì)被授予克利夫蘭獎(jiǎng)?！澳犹?hào)”這個(gè)名字寓意特別，因?yàn)槟邮侵袊?guó)歷史上的第一位科圣。墨子在《墨經(jīng)》里面提到“端，體之無(wú)序而最前者也”。這個(gè)“端”指的就是小顆粒，是組成所有物質(zhì)的最基本的單位。

此次獲獎(jiǎng)的墨子號(hào)量子衛(wèi)星通信科研團(tuán)隊(duì)的成果，就是在潘建偉的帶領(lǐng)下完成的，他們的科研成果曾在2017年6月登在美國(guó)《科學(xué)》雜志的封面。這期《科學(xué)》還刊發(fā)了中國(guó)科學(xué)院院士、中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)教授、量子衛(wèi)星項(xiàng)目首席科學(xué)家潘建偉等人的論文。美國(guó)《科學(xué)》雜志主編杰里米伯格表示：“中國(guó)的量子通信研究是一項(xiàng)包含了從基礎(chǔ)物理學(xué)到衛(wèi)星技術(shù)等在內(nèi)的科技成果，近些年中國(guó)在科學(xué)領(lǐng)域所取得的進(jìn)展讓我感到非常震撼，這篇論文在眾多競(jìng)爭(zhēng)者中脫穎而出，它證明了中國(guó)現(xiàn)今的科技水平?！?/p>

早在2003年，潘建偉就萌生了把衛(wèi)星送上天，利用天地之間的鏈路做量子科學(xué)實(shí)驗(yàn)的想法。這在當(dāng)時(shí)聽(tīng)起來(lái)如天方夜譚，且歐洲、美國(guó)當(dāng)時(shí)還沒(méi)有過(guò)類似的項(xiàng)目。2008年，“墨子號(hào)”還在做地面驗(yàn)證的時(shí)候，中科院就“欽點(diǎn)”了中科院上海技術(shù)物理研究所的王建宇團(tuán)隊(duì)來(lái)做航天載荷，中科院微小衛(wèi)星中心來(lái)做衛(wèi)星平臺(tái)，上海光機(jī)所、成都光電院等單位一同參與。潘建偉指出：“科大的量子物理實(shí)驗(yàn)室從組建伊始就是開(kāi)放式的?！倍嗄甑膰?guó)外頂尖實(shí)驗(yàn)室經(jīng)驗(yàn)讓他知道，以自己獨(dú)到的地方與國(guó)外實(shí)驗(yàn)室形成知識(shí)和人才的互換互補(bǔ)，是提升實(shí)驗(yàn)室實(shí)力的最好方法。實(shí)驗(yàn)室科學(xué)所需的學(xué)科非常龐雜，光學(xué)、電子學(xué)、真空等諸多門(mén)類缺一不可。

潘建偉預(yù)測(cè)，衛(wèi)星項(xiàng)目到2020年將實(shí)現(xiàn)亞洲與歐洲的洲際量子密鑰分發(fā)，到2030年左右，中國(guó)將率先建成全球化廣域量子通信網(wǎng)絡(luò)。過(guò)去這些年，“潘建偉團(tuán)隊(duì)”科研成果不斷登上《自然》《科學(xué)》等雜志。《自然》雜志在報(bào)道潘建偉團(tuán)隊(duì)量子通信研究成果時(shí)寫(xiě)道：“在量子通信領(lǐng)域，中國(guó)用了不到10年的時(shí)間，由一個(gè)不起眼的國(guó)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>