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潘建偉:量子世界逐夢人
發表時間: 2014-03-18 11:42:51    |    來源:九三學社九江市委員會    |    閱讀次數:3373

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“我要在中國建一個世界一流的量子物理實驗室。”

1996年,奧地利,當未來的九三學社中央常委、九三學社安徽省委副主委、中國科學院院士、中國科學技術大學教授潘建偉第一次面對導師的首個提問:你的夢想是什么?他如是回答。

1996年至今,18年的堅持和探索,潘建偉和他的團隊一直為這個夢想而努力。

放棄海外教職,回國組建實驗室,將我國量子研究帶向世界前列

去年,潘建偉榮獲2013年度何梁何利基金的最高獎——“科學與技術成就獎”,以表彰他在量子力學基礎問題檢驗、量子通信和量子計算等方面的科學研究和貢獻。

從2001年回國組建實驗室,12年來,潘建偉帶領他的團隊,使我國在量子信息研究領域迅速走到世界前列。

在量子物理世界里,量子糾纏中的奇特現象被愛因斯坦稱之為“遙遠地點間幽靈般的相互作用”。年輕的潘建偉在大學本科期間就迷戀上量子世界。為了解答心中疑惑,他來到量子物理的研究重鎮奧地利因斯布魯克大學深造。

1999年,當國內學術界對量子通信領域的研究還很陌生之時,潘建偉參與的有關實現未知量子態的遠程輸送的研究成果,同倫琴發現X射線、愛因斯坦建立相對論等影響世界的重大研究成果一起被著名的《自然》雜志評為“百年物理學21篇經典論文”。那一年,他才29歲。

一帆風順的科研,沒讓他忘記最初的夢想。2001年初,潘建偉開始籌劃在中科大組建實驗室。

潘建偉回憶,剛回國時,無論是研究水平還是人才儲備,國內的基礎都很薄弱。幸好得到中科院、基金委、科技部等部門的支持,設備、人員很快就到位了,實驗室得到快速發展。

“我們必須與國際上的先進小組保持密切聯系,向他們學習,才能更快地前進。”潘建偉說,他和團隊在組織科研隊伍、開展實驗室建設的同時,還繼續在奧地利維也納大學從事多光子糾纏方面的合作研究。同時,在冷原子調控方面具有很強實力的海德堡大學物理所,他以瑪麗·居里講席教授的身份在歐洲通過各種渠道申請經費支持,從國內招收研究生和博士后,為我國培養冷原子量子調控方面的研究力量。

2008年,在完成了充分的技術積累和人才儲備后,潘建偉放棄了在海德堡大學的教職回國全職工作,同時將在國外的實驗裝置陸續搬遷回中科大,一起回國的還有他在德國的整個團隊。

1997年至2006年期間,潘建偉團隊6次刷新量子領域的世界紀錄,每次研究成果都引起國際學術界的關注。2009年,他們將光纖量子通信安全距離提高到200公里,組建了世界上首個多節點的全通型光量子電話網,使量子通信在城市范圍內的實用化成為可能。

“在光量子糾纏操縱和量子通信方面,我國現在處于領跑的位置。”潘建偉自豪地說。

瞄準量子通信,推進計算機方面應用,將量子技術發展到極致

“將量子通信技術發展到極致,這既對國家有利,又能滿足自己的好奇心,對我來說是現在最大的夢想。”潘建偉說。

實驗室組建之初,潘建偉團隊就瞄準了量子通信這一最先可能走向實用化的量子信息技術。量子通信已普遍被國際上認為是事關國家信息安全的戰略性研究方向,有可能改變未來信息產業領域的發展格局。

潘建偉認為,世界信息化產業飛速發展,中國很多時候充當的是追趕者的角色,如果搶占量子通信先機,就有望抓住由模仿者變成引領者的機遇。

2012年初,以潘建偉團隊為核心的技術隊伍,在安徽省合肥市建成了國際上首個規模化的城域量子通信網絡,節點數達到了46個,遠遠超過國際上已有的同類網絡,標志著大容量的量子通信網絡技術已經取得了關鍵突破。同時,他們與新華社合作建設的金融信息量子通信驗證網在北京開通,在世界上首次將量子通信網絡技術應用于金融信息的安全傳輸。在發改委支持下,量子通信的京滬干線工程也正積極建設。

“量子保密通信在城域網上的使用已經基本成熟,”潘建偉說,但要實現廣域的量子保密通信,還需要借助衛星。

潘建偉團隊目前正在牽頭實施中科院戰略性先導科技專項“量子科學實驗衛星”,將實現高速星地量子通信并連接地面的城域量子通信網絡,初步構建我國的廣域量子通信體系。

團隊的另一項工作是推進量子技術在計算方面的應用。潘建偉介紹,利用一臺萬億次的經典計算機質因數分解一個300位的自然數,需耗時大約15萬年;而通過在一臺萬億次的量子計算機上運行Shor量子算法,大致只需1秒鐘。

“我的興趣是在探求未知,在保持基礎研究興趣的情況下,盡可能做好量子信息技術的產業轉化。”潘建偉說。

雖然我國在量子世界地圖上占據了一席之地,但潘建偉表示,中國在器件方面還比較弱,今后10年還將加強量子通信技術和器件的基礎性研究。

“我在感情上從來沒想過到國外工作,出國的目的就是為了回國。”潘建偉說,美國夢很大程度上追求個人理想的實現,中國夢是一個共同的夢想,需要通過每個人的努力來實現,因而是更加有胸懷、更加持久的夢想。

“個人的力量是有限的,在中國建設世界一流的量子光學實驗室是一個團隊的系統性工作,需要國家的支持,我們在量子信息領域能做出一點成就,跟當時毫不猶豫的回國和我們國家的日益昌盛是分不開的。”潘建偉說。


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