1970年出生的潘建偉，41歲當(dāng)選中國科學(xué)院院士，42歲當(dāng)選發(fā)展中國家科學(xué)院院士，同年獲得量子信息科學(xué)領(lǐng)域最高獎(jiǎng)項(xiàng)“國際量子通信獎(jiǎng)”……短短幾年間，斬獲國內(nèi)、外諸多榮譽(yù)及頭銜，這些都源于潘建偉和他的團(tuán)隊(duì)在競爭激烈的量子通信世界科學(xué)的前沿，已牢牢地占據(jù)著制高點(diǎn)。
放飛在量子世界的夢想
潘建偉選擇物理，完全因?yàn)榕d趣。高考時(shí)，他本有機(jī)會(huì)被保送到浙江大學(xué)讀當(dāng)時(shí)的熱門專業(yè)。“如果接受保送，可能就無法繼續(xù)我的物理夢了。”潘建偉考入中國科大近代物理系。
上中學(xué)時(shí)，他的英語不好，一次英語課上，他鼓起勇氣舉手發(fā)言，可站起來之后“腦子一片空白”，這讓潘建偉很受挫并暗下決心：“如果將來在國內(nèi)做出成就，讓別人請我去講學(xué)。”
1996年，在中國科大獲得碩士學(xué)位后，潘建偉投入奧地利因斯布魯克大學(xué)塞林格教授門下攻讀博士。望著眼前這位來自中國的年輕學(xué)者，塞林格問他：“潘，你的夢想是什么？”
“我要在中國建一個(gè)和您實(shí)驗(yàn)室一樣在世界領(lǐng)先的實(shí)驗(yàn)室。”
彼時(shí)，導(dǎo)師正組織量子信息實(shí)驗(yàn)研究的一個(gè)國際合作項(xiàng)目。而潘建偉腦子里也醞釀著一個(gè)實(shí)驗(yàn)方案。一個(gè)月后，他覺得方案成熟了，便興奮地在組里報(bào)告他的設(shè)想。塞林格問：“潘，你不知道這就是量子態(tài)隱形傳輸?shù)睦碚摲桨竼?？你不知道我們另一個(gè)小組正在做這個(gè)實(shí)驗(yàn)嗎？”
潘建偉確實(shí)不知道，他堅(jiān)定地對導(dǎo)師說：“我要加入這個(gè)實(shí)驗(yàn)！”僅僅一年之后，潘建偉便與同事一起在國際頂尖雜志《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，該成果被公認(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)》雜志評為年度十大進(jìn)展，并同倫琴發(fā)現(xiàn)X射線、愛因斯坦建立相對論等成果一道，被《自然》雜志選為“百年物理學(xué)21篇經(jīng)典論文”。
從“追隨”到“領(lǐng)跑”
2001年，潘建偉回到中科大組建實(shí)驗(yàn)室。但當(dāng)時(shí)國內(nèi)量子通信研究無論是水平還是人才儲(chǔ)備，基礎(chǔ)都很薄弱。
潘建偉再次回到歐洲，跟隨已經(jīng)轉(zhuǎn)到維也納大學(xué)的塞林格，以博士后身份從事研究。“我們必須與國際先進(jìn)小組保持密切聯(lián)系，才能更快地前進(jìn)。”潘建偉說。
這期間，潘建偉像“候鳥”一樣國內(nèi)國外兩頭跑。不到一年時(shí)間，他在國內(nèi)的研究組作為第一單位在權(quán)威雜志《物理評論快報(bào)》上發(fā)表了7篇論文。而當(dāng)時(shí)國內(nèi)高校在該雜志一年也發(fā)不了幾篇。
2004年，潘建偉研究組在國際上首次實(shí)現(xiàn)五光子糾纏和終端開放的量子態(tài)隱形傳輸，《自然》雜志發(fā)表了這一成果，并稱贊他們“完成了一次壯舉”。該成果同時(shí)入選歐洲物理學(xué)會(huì)和美國物理學(xué)會(huì)評選出的年度國際物理學(xué)重大進(jìn)展，這是中國科學(xué)家的“第一次”。
“很自豪！這表明國內(nèi)研究組在量子糾纏方面的工作已經(jīng)成功躍居國際領(lǐng)先水平。”潘建偉說。
2008年，潘建偉把在海德堡大學(xué)的實(shí)驗(yàn)室整體搬回中國科大，并將一批優(yōu)秀的青年學(xué)術(shù)骨干從歐洲引進(jìn)到中國科大工作。“搬家的清單足足列了120頁，大到激光器，小到12毫米的鏡片，全部搬回來了。”
從2004年至今，潘建偉團(tuán)隊(duì)取得了一系列讓人驚艷的研究成果，數(shù)次創(chuàng)造世界第一：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)16公里自由空間量子態(tài)隱形傳輸；首次實(shí)驗(yàn)實(shí)現(xiàn)了八光子薛定諤貓態(tài)；利用八光子糾纏，首次實(shí)驗(yàn)實(shí)現(xiàn)了拓?fù)淞孔蛹m錯(cuò)；首次實(shí)驗(yàn)實(shí)現(xiàn)了百公里量級的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)……
英國著名的科學(xué)新聞雜志《新科學(xué)家》以封面標(biāo)題的形式這樣評價(jià)潘建偉中科大團(tuán)隊(duì)：“中國科大——因而也是整個(gè)中國——已經(jīng)牢牢地在量子計(jì)算的世界地圖上占據(jù)了一席之地。”
操縱微觀粒子進(jìn)入人們的生活
對一般人而言，量子理論和技術(shù)難以理解，這樣匪夷所思的科研成果有什么用途？
150年前，當(dāng)麥克斯韋發(fā)現(xiàn)電磁波時(shí)，人們也在問同樣的問題。事實(shí)上，電磁波的發(fā)現(xiàn)才讓電視、無線電、雷達(dá)和手機(jī)成為可能。對量子態(tài)隱形傳輸和糾纏交換的研究同樣是未來信息技術(shù)的基礎(chǔ)。
潘建偉有著明確的科研圖標(biāo)：通過量子通信研究，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網(wǎng)絡(luò)，保證信息傳輸?shù)慕^對安全；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……
20世紀(jì)初的實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，能量或物質(zhì)細(xì)小到一定限度，就無法被準(zhǔn)確測量了。理論上完美到極致的顯微鏡，對于一個(gè)量子級別的粒子也束手無策，因?yàn)橐?ldquo;碰”就毀壞了粒子的待測狀態(tài)。如果讓量子態(tài)的粒子攜帶密碼信息，當(dāng)間諜“偷聽”時(shí)，信息就被偷聽動(dòng)作改變了，因而這條信息通道可以保證內(nèi)容的絕密。
“量子糾纏”曾被愛因斯坦稱作“幽靈般的超距離作用”。有共同來源的兩個(gè)微觀粒子之間存在著糾纏關(guān)系，不管它們被分開多遠(yuǎn)，只要一個(gè)粒子發(fā)生變化就能立即影響到另外一個(gè)粒子，即兩個(gè)處于糾纏態(tài)的粒子無論相距多遠(yuǎn)，都能“感知”對方的狀態(tài)?？恐孔蛹m纏的特性，科學(xué)家就可以給出一個(gè)無法竊取、也無從破譯的“密鑰”。
操縱微觀粒子進(jìn)入人們的生活，潘建偉團(tuán)隊(duì)正在這座科研圖標(biāo)上穩(wěn)步跨越：2009年，潘建偉團(tuán)隊(duì)在合肥市建立了世界上首個(gè)多節(jié)點(diǎn)的全通型光量子電話網(wǎng)，并在天安門城樓、中南海等關(guān)鍵地點(diǎn)之間構(gòu)建了“量子通信熱線”，用于重要信息傳送保障。
2012年，潘建偉團(tuán)隊(duì)完成了包括幾十個(gè)節(jié)點(diǎn)的合肥城區(qū)量子通信網(wǎng)絡(luò)示范工程，規(guī)模遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過國際上已有的量子通信網(wǎng)絡(luò)，標(biāo)志著大容量的量子通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)已經(jīng)取得了關(guān)鍵性突破。同年11月，該團(tuán)隊(duì)研制的“基于量子通信的高安全通信保障系統(tǒng)”投入運(yùn)行，為國家重要政治活動(dòng)提供信息安全保障。
2013年，潘建偉團(tuán)隊(duì)實(shí)現(xiàn)了“測量器件無關(guān)的”量子通信，從而解決了單光子探測系統(tǒng)易被黑客攻擊的安全隱患，大大提高了現(xiàn)實(shí)量子密鑰分發(fā)系統(tǒng)的安全性。該成果被美國物理學(xué)會(huì)《物理》雜志評選為年度國際物理學(xué)重大進(jìn)展。
潘建偉出任首席科學(xué)家的千公里光纖量子通信骨干網(wǎng)工程“京滬干線”項(xiàng)目，2016年前后將建成連接北京、上海的高可信、可擴(kuò)展、軍民融合的廣域光纖量子通信網(wǎng)絡(luò)。“量子保密通信在城域網(wǎng)上的使用已經(jīng)基本成熟，快則兩三年，慢則三五年，就可以推廣。”潘建偉說。
而對于量子科學(xué)試驗(yàn)衛(wèi)星，《自然》雜志新聞特稿寫到，中國將領(lǐng)先歐洲和北美，發(fā)射一顆量子科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星。這將為物理學(xué)家提供一個(gè)測試量子理論基礎(chǔ)以及探索如何融合量子理論與愛因斯坦廣義相對論的全新平臺。
潘建偉最欣賞孔夫子那句名言：知者不惑，仁者不憂，勇者不懼。“如果說當(dāng)年楊振寧先生和李政道先生證明，中國人在國外可以做很好的‘科學(xué)’。那么我們現(xiàn)在證明了，中國人在國內(nèi)也可以做很好的‘科學(xué)’。”（來源：科技日報(bào)）
