中國(guó)在量子通信技術(shù)研發(fā)領(lǐng)域，正在國(guó)際上擔(dān)當(dāng) “領(lǐng)跑者”的角色，而這與潘建偉及其團(tuán)隊(duì)的科研貢獻(xiàn)成充分的“正相關(guān)”關(guān)系。

2016年1月8日，在2015年度國(guó)家科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)勵(lì)大會(huì)上，中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)教授、中國(guó)科學(xué)院院士潘建偉從中共中央總書記、國(guó)家主席、中央軍委主席習(xí)近平的手中接過(guò)獎(jiǎng)?wù)拢伤麕ш?duì)的科研項(xiàng)目“多光子糾纏及干涉度量”獲得了國(guó)家自然科學(xué)獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)。

一不小心，70年生人的潘建偉成了該獎(jiǎng)項(xiàng)史上最年輕的第一完成人。而近20多年如一日的用心，讓潘建偉及其團(tuán)隊(duì)成為國(guó)際量子信息領(lǐng)域數(shù)一數(shù)二的“夢(mèng)之隊(duì)”。

今年6、7月份，一條連接北京、上海的廣域量子通信干線將建成，同時(shí)，世界上第一顆量子通信實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星也即將在中國(guó)發(fā)射升空。在潘建偉的設(shè)想中，在未來(lái)5年到10年的時(shí)間里，將有望形成一個(gè)“天地一體化”的全球量子通信網(wǎng)絡(luò)雛形。在量子通信的支持下，互聯(lián)網(wǎng)的信息安全保障將得到大幅度加強(qiáng)。

“與其說(shuō)顛覆，不如說(shuō)是變革?！迸私▊F(tuán)隊(duì)在基礎(chǔ)研究和應(yīng)用轉(zhuǎn)化上領(lǐng)先的“疊加態(tài)”正讓連想象力都難以企及的量子科技從云端走入人們的生活。

量子人生 迷之美妙

過(guò)一個(gè)美妙的人生并不難，美妙人生的關(guān)鍵在于你能迷上什么東西——這是劉慈欣在科幻小說(shuō)里提到的人生觀，用以類比潘建偉卻毫無(wú)違和感，他迷上了量子力學(xué)。

“大二的時(shí)候，被量子疊加搞糊涂了?！辈恢老螂y而行算不算科研工作者的一種天賦，但潘建偉無(wú)疑是具備的，并因此而成就了讓他為之專注一生的研究方向。上大學(xué)時(shí)，物理學(xué)四大力學(xué)，他唯獨(dú)量子力學(xué)成績(jī)稍欠，但他并沒(méi)有“擇優(yōu)汰劣”，反而將其作為本科論文的攻克題目。

在選擇國(guó)外博士導(dǎo)師的時(shí)候，他本來(lái)可以選擇帶有諾貝爾獎(jiǎng)光環(huán)的導(dǎo)師，但出于投身量子力學(xué)科研一線的執(zhí)念，他最終選擇了當(dāng)時(shí)年富力強(qiáng)的Zeilinger教授：“我導(dǎo)師當(dāng)時(shí)活躍在前沿，做的很多事情都富于創(chuàng)新性，而且在很大程度上，因?yàn)樗髞?lái)的研究工作推動(dòng)了整個(gè)量子信息學(xué)科的發(fā)展?！?/p>

在人生成長(zhǎng)的道路上，潘建偉遇到不少貴人，小學(xué)老師、高中老師、碩士導(dǎo)師……他都懷著一顆感恩的心。但這個(gè)“個(gè)子高高，滿臉胡子，像一只可愛(ài)的熊”的Zeilinger教授卻是直接把他變成一個(gè)合格的科技工作者的那個(gè)人，“在和他的交往中，我發(fā)現(xiàn)他做的很多事，我也是可以企及的，這對(duì)我信心的樹(shù)立非常重要。”

從走出國(guó)門的那一天起，潘建偉的美妙人生有了一片新的開(kāi)闊地，但他從未想過(guò)要在海外做過(guò)多的停留，“出去學(xué)習(xí)的目的就是，希望有朝一日回來(lái)在國(guó)內(nèi)做出一些領(lǐng)先的科研成果?！?/p>

鄉(xiāng)音難改的潘建偉說(shuō)到，也做到了。

27歲，潘建偉以第二作者參與的首次實(shí)驗(yàn)實(shí)現(xiàn)量子隱形傳態(tài)的科研成果入選美國(guó)《科學(xué)》雜志“年度全球十大科技進(jìn)展”;31歲，他回到中國(guó)科大建立量子物理和量子信息實(shí)驗(yàn)室，最終成為中國(guó)在量子信息科技領(lǐng)域趕超國(guó)際的科研和人才基地;41歲成為當(dāng)年中國(guó)科學(xué)院“最年輕院士”，42歲獲得國(guó)際量子通信大獎(jiǎng)……就在獲得國(guó)家自然科學(xué)一等獎(jiǎng)之前，2015年底，由潘建偉、陸朝陽(yáng)等完成的科研成果“多自由度量子隱形傳態(tài)”入選英國(guó)物理學(xué)會(huì)新聞網(wǎng)站《物理世界》評(píng)選的“2015年度國(guó)際物理學(xué)領(lǐng)域的十項(xiàng)重大突破”并名列榜首。

這本該是一程寂寞而未知的旅途，潘建偉卻走出了一條如此穩(wěn)健而步步為營(yíng)的徑跡。當(dāng)然，還有他和他的團(tuán)隊(duì)那個(gè)“心靈的契約”——回國(guó)。

2001-2008年，在實(shí)驗(yàn)室發(fā)展的初期間，由于量子信息科學(xué)領(lǐng)域是一個(gè)日新月異、正在迅速發(fā)展的多學(xué)科交叉領(lǐng)域，需要各方面的人才和技術(shù)，需要與世界上優(yōu)秀的科研團(tuán)體合作、學(xué)習(xí)他們的先進(jìn)技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)。在中科院和中國(guó)科大的支持下，潘建偉陸續(xù)派遣了很多學(xué)生出國(guó)深造。他把陸朝陽(yáng)送到英國(guó)劍橋研究量子點(diǎn)光源技術(shù)，把張軍送往瑞士日內(nèi)瓦研究單光子探測(cè)器，把陳宇翱送往德國(guó)慕尼黑研究超冷原子調(diào)控技術(shù)，此外，還有趙博、張強(qiáng)、包小輝等。

“不能強(qiáng)求，但我欣慰的是，他們都回來(lái)了?！?/p>

天地一體 創(chuàng)新覺(jué)醒

游走于微觀和宏觀兩個(gè)世界，是怎樣的一種體驗(yàn)?潘建偉并沒(méi)有那么多感概，他只是這么一條直線走過(guò)來(lái)，順勢(shì)而為，水到渠成。

“今年，京滬干線開(kāi)通和量子衛(wèi)星發(fā)射，所有的技術(shù)驗(yàn)證和應(yīng)用示范已經(jīng)完成，下一步要實(shí)實(shí)在在把京滬干線的運(yùn)營(yíng)起來(lái)，讓用戶使用起來(lái)，并在這個(gè)過(guò)程中，在全國(guó)范圍布網(wǎng)?！迸私▊ケＪ仡A(yù)計(jì)，與國(guó)家的衛(wèi)星計(jì)劃結(jié)合，再有10-15年時(shí)間，天地一體化的網(wǎng)絡(luò)就可以形成了。

構(gòu)建這套“天地一體化”網(wǎng)絡(luò)，潘建偉團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)了三步走規(guī)劃：城域、廣域，再到天地一體。

2012年，潘建偉團(tuán)隊(duì)建成了國(guó)際上規(guī)模最大的量子通信網(wǎng)絡(luò)“合肥城域量子通信試驗(yàn)示范網(wǎng)絡(luò)”，標(biāo)志著大容量的城域量子通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)已經(jīng)成熟。該網(wǎng)絡(luò)包括46個(gè)節(jié)點(diǎn)，是當(dāng)時(shí)世界上首個(gè)規(guī)?；孔油ㄐ啪W(wǎng)絡(luò);

2013年，“濟(jì)南量子通信試驗(yàn)網(wǎng)”建成，該網(wǎng)絡(luò)包括56個(gè)節(jié)點(diǎn)、90多個(gè)用戶，面向完全承載實(shí)際應(yīng)用、量子網(wǎng)絡(luò)運(yùn)維和優(yōu)質(zhì)的用戶體驗(yàn)，是目前世界上最大的城域量子通信網(wǎng)絡(luò);

目前在建的 “京滬干線”項(xiàng)目即將于2016年6月交付，建成連接北京、濟(jì)南、合肥、上海等城域網(wǎng)絡(luò)且全長(zhǎng)2000多公里的量子保密通信線路，從而成為全球首個(gè)距離最遠(yuǎn)的廣域光纖量子保密通信骨干線路。

繼而，隨著2016年7月，由潘建偉擔(dān)任首席科學(xué)家的量子科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星的發(fā)射升空，“天地一體化”的量子通信實(shí)用化的大幕即將開(kāi)啟。

國(guó)務(wù)院總理李克強(qiáng)說(shuō)，創(chuàng)新是引領(lǐng)發(fā)展的第一動(dòng)力。去年11月發(fā)布的“十三五規(guī)劃建議”中，量子通信與航空發(fā)動(dòng)機(jī)、智能制造和機(jī)器人、深空深海探測(cè)、重點(diǎn)新材料、腦科學(xué)、健康保障等領(lǐng)域一起被列為體現(xiàn)國(guó)家戰(zhàn)略意圖的重大科技項(xiàng)目。

目前，已經(jīng)不少科技公司對(duì)量子通信這片藍(lán)海摩拳擦掌?？拼髧?guó)盾量子(原安徽量子通信技術(shù)有限公司)即是以潘建偉院士團(tuán)隊(duì)實(shí)用化量子通信技術(shù)為基礎(chǔ)，由中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)發(fā)起組建的中國(guó)第一家從事量子信息技術(shù)產(chǎn)業(yè)化的企業(yè)。據(jù)預(yù)測(cè)，單就量子加密領(lǐng)域而言，國(guó)內(nèi)現(xiàn)有潛在市場(chǎng)規(guī)模就相當(dāng)可觀。

“電動(dòng)力學(xué)為我們現(xiàn)代的互聯(lián)網(wǎng)構(gòu)建了堅(jiān)實(shí)的技術(shù)基礎(chǔ)。而量子力學(xué)在近百年的發(fā)展當(dāng)中，也為解決計(jì)算能力和信息安全的瓶頸問(wèn)題做好了準(zhǔn)備?！毕噍^于“顛覆”一詞，潘建偉認(rèn)為量子通信之于傳統(tǒng)通信的意義在于變革性的升級(jí)和發(fā)展。

“量子通信不會(huì)取代傳統(tǒng)通信，它將加強(qiáng)互聯(lián)網(wǎng)未來(lái)的安全性。”據(jù)介紹，潘建偉團(tuán)隊(duì)的科研攻關(guān)又有了新的進(jìn)展，將有可能推出與測(cè)量器件無(wú)關(guān)的量子保密通信。

在潘建偉看來(lái)，未來(lái)的互聯(lián)網(wǎng)要解決兩個(gè)問(wèn)題：1解決信息的安全傳輸問(wèn)題，而量子通信是目前唯一被嚴(yán)格證明無(wú)條件安全的手段;2大數(shù)據(jù)爆炸時(shí)代，如何提高計(jì)算能力，提取有效信息。這一點(diǎn)上，谷歌、微軟、IBM等國(guó)際大公司都已經(jīng)著手投入。

前者似乎已經(jīng)不成問(wèn)題，而后者潘建偉團(tuán)隊(duì)也在緊追不放?？上驳氖?，他們還迎來(lái)一位可靠的“同行者”。

2015年7月，阿里巴巴集團(tuán)旗下阿里云宣布聯(lián)合中科院成立“中國(guó)科學(xué)院-阿里巴巴量子計(jì)算實(shí)驗(yàn)室”，共同開(kāi)展在量子信息科學(xué)領(lǐng)域的前瞻性研究，研制量子計(jì)算機(jī)。

“我非常欣賞阿里巴巴的行為?！迸私▊ピ诎⒗锇桶蜕砩峡吹街袊?guó)企業(yè)對(duì)于“創(chuàng)新”認(rèn)識(shí)的一種新的覺(jué)醒。

“過(guò)去30年里，我們的創(chuàng)新更多的是一種跟隨和模仿。但是，現(xiàn)在的一些互聯(lián)網(wǎng)公司已經(jīng)開(kāi)始意識(shí)到科技的重要性，所以肯投入支持一些新的前沿科技，盡管短期內(nèi)他們可能看不到回報(bào)?！?/p>

是受微軟、谷歌、蘋果等國(guó)外大公司的感染或刺激也好;是有了一定積累，敢于做前衛(wèi)的冒險(xiǎn)者也好，潘建偉看到了這種“好苗頭”。

最近，科大國(guó)盾量子與聯(lián)想集團(tuán)也達(dá)成一項(xiàng)合作協(xié)議，聯(lián)想正式入股國(guó)盾量子。

新科學(xué)家精神

接過(guò)國(guó)家自然科學(xué)獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)獎(jiǎng)?wù)潞髷?shù)日，潘建偉奔赴德國(guó)海德堡大學(xué)，他仍是那里的名譽(yù)教授，但此次不是講學(xué)，而是籌備一個(gè)新的量子技術(shù)聯(lián)合研究中心。一旦建成，兩所大學(xué)的學(xué)者將可以長(zhǎng)期交流學(xué)習(xí)。

從跟隨者到領(lǐng)跑者，潘建偉團(tuán)隊(duì)用了10多年時(shí)間，而保持領(lǐng)跑的狀態(tài)，則需要更多的時(shí)間。在潘建偉看來(lái)，保持目前的領(lǐng)先地位，必須基礎(chǔ)研究和應(yīng)用科學(xué)兩手抓。

第一，要和國(guó)外保持密切的溝通和交流?！盎ヂ?lián)網(wǎng)時(shí)代，知識(shí)大爆炸，領(lǐng)先的科技嗅覺(jué)得益于知識(shí)共享、互相學(xué)習(xí)、互相推進(jìn)。”

第二，科研需要各方面人才，需要發(fā)揮國(guó)內(nèi)自主力量，協(xié)同創(chuàng)新。“只有把國(guó)內(nèi)在光學(xué)、空間技術(shù)、器件材料等各個(gè)方面優(yōu)質(zhì)資源的集成起來(lái)才能把創(chuàng)新推向新的層次。”

潘建偉對(duì)科研有一種“朝聞道，夕死可矣”的執(zhí)著，他一直覺(jué)得相比于美國(guó)、日本等國(guó)家，國(guó)內(nèi)的研究創(chuàng)新還是不夠大膽。但同時(shí)，他身上也有著一個(gè)科研工作者應(yīng)有的韌度。

“做科研，第一，不要太心急，努力做事情就好;第二，努力地去溝通。努力做事努力取得好的成果，在今天的中國(guó)都會(huì)得到有力的支持?！?/p>

然而，與傳統(tǒng)學(xué)究不同的是，平均年齡30多歲的潘建偉團(tuán)隊(duì)又展現(xiàn)出新一代科學(xué)家的精神和氣質(zhì)。潘建偉認(rèn)為，當(dāng)代科學(xué)家在科研之外，還有三大責(zé)任：

他們不排斥媒體，“好的成果要做適當(dāng)?shù)男麄?，科學(xué)家有做科普的責(zé)任，應(yīng)該適時(shí)地把取得的成果告訴支持者和納稅人?！?/p>

他們不拒絕有誠(chéng)意的商業(yè)合作，“當(dāng)看到一個(gè)理論或研究成果有用的時(shí)候，科學(xué)家有責(zé)任把它推向應(yīng)用，惠及大眾，推動(dòng)社會(huì)進(jìn)步?！?/p>

他們?cè)跁?huì)議室的墻壁上鮮明地印刻上“我創(chuàng)新，故我在”，“中國(guó)科學(xué)家還有一個(gè)新的責(zé)任，應(yīng)該為創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)做點(diǎn)事情?！?/p>

科學(xué)家是有國(guó)界的，所以學(xué)成歸國(guó)，為國(guó)內(nèi)科研做出貢獻(xiàn)就是他的夢(mèng)想。而科學(xué)沒(méi)有國(guó)界，潘建偉和他的團(tuán)隊(duì)都曾得益于國(guó)外的獎(jiǎng)學(xué)金和開(kāi)明研究政策，推動(dòng)了中國(guó)量子信息科技進(jìn)步的蛻變。所以今天，潘建偉認(rèn)為我們國(guó)家已經(jīng)有一定經(jīng)濟(jì)實(shí)力和科技水平，也應(yīng)該為世界的科技交流做一些貢獻(xiàn)。

“我們國(guó)家也設(shè)立了中科院的院長(zhǎng)獎(jiǎng)學(xué)金，讓第三世界的學(xué)生到我們科大、科學(xué)院學(xué)習(xí)，這是非常好的做法?！?/p>

(孟利錚對(duì)本文亦有貢獻(xiàn))