郭光燦 “少數派”的勝利

張惠清

見到郭光燦院士，是在中國科技大學一場有關“西部人才引進”的座談會上。當時，已年過七旬的郭老依舊精神煥發，一身筆挺的西裝，加上標志性的金絲眼鏡，盡顯學者的儒雅風度。發表觀點時，說著一口帶著“閩南風味”的普通話，豐富的手勢極具感染力。

“在人才體系建設上，我們可以‘輸血，但更重要的是自己的‘造血機構。”談及我國人才制度時他觀點鮮明，但又接著感嘆，“老一輩的科學家，如嚴濟慈、錢學森，他們放棄國外優越條件，自愿主動回國，把振興祖國科技作為畢生的事業。現在的年輕人在這方面是不是淡薄了？”

在休息的間歇，記者上前邀請郭光燦院士，希望能夠與這位中國量子光學先行者談談事業和人生，他很禮貌地接受了。采訪期間，有其他媒體紛紛前來追問，他都一一認真回復，展現出紳士的耐心與風度。

郭光燦告訴記者，在自己的科學生涯中，當過兩次“少數派”。

學過無線電，做過激光器，他先是在一片反對聲中選擇了“冷門”的量子光學理論，十幾年后又在不解的眼光中探尋量子信息的神秘世界。

有媒體稱，他的每一次“跳轉”都曾在不同歷史時期打下烙印。科學之旅中最讓他開心的，則是作為一名歷史“推手”，讓更多人與他一起暢游在量子的世界。

郭光燦認為，在自己所處的歷史時期，推動這兩個領域的發展，是他應當肩負的責任。而正如他所期待的，作為量子光學發展的一個延續，在國際量子信息領域，中國科學家的學術成果已擲地有聲。

看到我國量子信息研究欣欣向榮，郭光燦感到很欣慰。回首走過的科學之路，他說自己所追求的，不過是“激揚人生，品味科學”。

“心”不是自己的，就等于沒有靈魂

“他是我國最早從事量子信息研究的科學家，作為國內量子信息方向的第一批研究者，將我國量子領域的研究引入軌道，他建立了國內第一條基于量子密碼保密通信線路，為量子通信走向實用邁出可喜的一步。”

2013年底，在CCTV2013年度科技創新人物頒獎典禮上，燈光閃耀。中國科學院院士郭光燦當選其2013年度科技創新人物。

獲獎理由剛剛宣讀完畢，掌聲雷動。郭光燦起身面向觀眾微笑招手，繼而轉身走向舞臺，一身得體的黑色西裝，步伐穩重。當主持人問及介紹短片中他的形象被設計成為“可愛的超人”時，他笑了，“這是我的學生設計的。我不是超人，但量子計算機一旦做成了，就會像超人一樣，具有我們想象不到的功能！”

量子信息技術包括兩方面，量子通信和量子計算機。近年來，量子信息在理論和實驗上已經取得重要突破，引起各國政府、科技界和信息產業界的高度重視。我國科學家在這一領域取得突飛猛進的發展，不僅掌握了量子通信的核心技術，而且成功實現了商業應用，展現了量子通信技術廣闊的市場應用前景。但量子計算機目前還處在基礎研究階段，未能實際應用。

“在理論上，量子計算機具有現在電子計算機所無法比擬的功能。”郭光燦告訴記者。它最大的優點是利用量子性質作并行處理，即單個CPU就可進行并行處理，并行處理的能力隨著處理器的指數上升，一臺量子計算機的功能相當于許多臺電子計算機功能的綜合，可能還會超過其速度。因此，許多電子計算機不能解決的難題，量子計算機能很快解決。

他打了個比方：“一個有5000個量子位的量子電腦，可以在30秒內解決傳統超級計算機要100億年才能解決的大數因子分解問題，因此，量子計算機的研究將會是計算機歷史上的一個革命。”

然而，量子計算機研制成功的難度很大，目前尚未有顯著進展，最主要的瓶頸問題是量子計算機的硬件——量子芯片尚未制造成功。據介紹，量子計算機的基本單元叫量子處理器，比量子通信復雜得多。

“人類還不知道如何操控微觀世界。在經典世界，人類的操控能力很強，可以發射機器人到火星上采集樣品，進行分析，并把分析結果的信號傳回地球。但是人類對微觀世界的操控能力遠未達到這樣的水平，這是極大的挑戰。”郭光燦表示。

盡管量子計算機的制造難度巨大，但郭光燦對其成功仍有信心。“量子計算機雖然目前無法研制成功，但人們可以考慮制造一個過渡期的產品，如量子仿真機，也就是模擬機。”

郭光燦帶領的課題組設立了一個近期目標，即把量子仿真機或者是模擬機研制出來，建立一個平臺，解決現在科學上的一些難題，如模擬超導機理等。他堅信，雖然中國在量子領域比西方晚起步20年，但如今在這個領域并沒有輸于西方。

他有一個科學夢想。“我追求的目標，就是要在我們中國研制成功量子計算機的芯片。一種東西，‘心不是自己的，就等于沒有靈魂，就必然要受制于人。如果我們能在世界上最早研制出量子計算機的芯片，我們國家未來的量子計算機就不會再受制于人，就會真正地贏得這一場競爭！”

“歷史的使命落在我們肩上”

從60年前的貧困漁家子弟，到中國量子信息研究領域的奠基人和領軍人，每當回首自己走過的科研歲月時，郭光燦便心生感慨。“個人的命運一定是與國家緊密相關的，沒有國家的快速發展，就不會有今天的我和我的成就。”

1942年，郭光燦出生在福建惠安的一個貧困漁民家庭。父親用一只小木船運貨，艱難維持著全家五口人的生計。他三歲那年，父親被日本人抓去做苦工，結果一去不返，在船上生病客死海外。含辛茹苦的母親，獨自一人撫養郭光燦三兄弟長大。

盡管家境十分窘迫，但目不識丁的母親還是堅持送三個孩子去學堂念書。郭光燦天資聰穎又酷愛讀書，家里人看到他成績優秀，就全力支持他一直念下去。 1960年，郭光燦參加全國統一高考，順利進入中國科技大學無線電系。

“我這輩子最幸運的一件事，就是考入了中科大。”郭光燦對自己的大學時光感念至深。嚴濟慈、錢學森等老一代著名科學家都對中科大投入過極大的感情和心血，有幸聆聽他們的教誨，從這些一流科學家身上學到了做學問的思維方法和學術理念，讓他受益一生。

1960年，世界上第一臺激光器問世。不久之后，中科大無線電系設立氣體激光新專業，郭光燦對此方向產生了興趣，決心鉆研下去。也是由此開始，他與光學結緣。

上世紀70年代以來，郭光燦發現氮分子氣體激光器是當時國內的一個空白領域，它所產生的紫外激光有很多新用途，也可以做其他染料激光器的泵浦。“國外老早就做出來了，我們差得很遠。”郭光燦決定從此處入手，獨辟蹊徑。

當時科研剛剛恢復，各種條件和設備都還很落后，買器件、焊鐵架、搭結構、做實驗……每一件小事郭光燦都要親力親為。雖然非常艱苦，但沒用多久，我國最早的氮分子激光器就研發成功。1978年，這項成果被評為全國科學大會獎。

“這個獎是為了鼓勵大家。事實上，我們的水平還遠遠不夠。”研發激光器的經歷，讓郭光燦認識到，“文革”后百廢待興，國家沒有條件進行大量的科技投入，做實驗研究將難上加難。

郭光燦決定轉向理論研究。這成為他學術生涯的一個重要轉折點。在光學領域有多年積累的郭光燦找了一個“冷門”——量子光學。“量子光學領域在當時太前沿，我只覺得將來肯定有用，但具體能干成什么樣，我確實不知道。”郭光燦坦言。但他卻覺得“這里面很有趣”，堅持“劍走偏鋒”。

1981年，郭光燦被公派到加拿大訪問學習。在多倫多大學他才發現，國際學術界開展量子光學研究已20多年。

1983年，第五屆國際量子光學會議在美國羅徹斯特大學召開。參加那次會議的中國人只有8名，其中就包括郭光燦。會后，郭光燦回國前夕曾跟幾位中國學者和學生聊至深夜，討論如何發展國內的量子光學，發奮改變落后局面。“當時大家都是血氣方剛的年輕人，似乎感覺到一種歷史使命就落在我們肩上。”

回國后，郭光燦馬上全身心投入到量子光學學科的建設中。1984年，他依靠學校支持的2000元錢，在安徽瑯琊山醉翁亭，主持召開了全國第一個量子光學學術會議。

“當時僅有50多人參加，有媒體評論，大家是來‘瞧新鮮的。”郭光燦回憶。

但這并不影響他內心的熱情：總算有人知道量子光學了。

隨著國內對量子光學逐漸的了解與認可，參與會議的學者規模逐漸擴大。由郭光燦主持發起的量子光學會議一直持續至今，以此為基礎，后來又成立了量子光學專業委員會。就靠著這個學術活動，我國量子光學領域的研究隊伍慢慢壯大起來，學科也得以迅速發展。

“中國人能夠超過他們”

在量子的世界中，郭光燦一直有著敏銳的學術嗅覺，他稱之為“科學價值的鑒賞能力”。如同對一件藝術品的鑒賞，需要分辨出科學進展中最有趣、最具本質意義的新事物。這驅使他在科研的道路上不斷創新，不斷挑戰未知領域。

上世紀90年代初，在郭光燦的努力推動下，國內量子光學已有了很大發展，但他一直在思考的是，“我們在國際上落后了那么多年，以后如何去趕超？”

習慣于不走尋常路的郭光燦洞察到，量子光學的發展必然將走向量子信息。這一交叉學科形成的“新生長點”，將是趕超國外的重要機遇。

郭光燦告訴記者，剛開始接觸量子信息時，困難和問題接踵而至。“我們懂得量子，但不懂信息。經典信息理論都不懂，怎么辦？”他去請教信息學院的老師，帶著幾個學生從最基礎的理論開始學習、鉆研。

1997年，孤軍奮戰的郭光燦完成了該領域的第一項重要工作——量子編碼。“量子性是量子信息中最為關鍵的特征，但它非常脆弱，極易受到環境破壞。”郭光燦解釋道，“因此，如何保住量子性是首要問題。這個解決不了，一切都是紙上談兵，實驗上無法實現。”

量子性需要量子編碼來保護。目前，國際上有三種公認的量子編碼原理：量子糾錯碼、量子避錯碼、量子防錯碼。其中，世界上第一個做出量子避錯碼的，正是郭光燦和他的學生團隊。他們的成果發表后，曾引起國際轟動。

2000年，郭光燦研究組憑借“利用光腔制備兩原子糾纏的方案”研究再次引起世界矚目。后來，法國科學家沙吉·哈羅徹用實驗證明了這一理論。他在實驗成功之后給郭光燦發了一封郵件說：我們祝賀你，我們在實驗上把你的方案做成了。

沙吉也沒想到，十年之后，他借此獲得了2012年諾貝爾物理學獎。

同領域的一名國際審稿人驚訝于郭光燦課題組的成果，感慨：“我們怎么就沒想到？”郭光燦回應道：“我們中國人是能夠超過他們的。”

在郭光燦的科研理念中，在一個學科方向還比較“冷”的時候參與進去，才有更大的發揮空間，“話語權才會更重，成果影響才會更大”，所以只要他認準了方向，便會一直堅持下去。

2001年之后，隨著國家富強、社會經濟發展，量子通信和量子信息技術開始受到重視，在科技部“973計劃”中正式立項。郭光燦也成為此項目的首席科學家，并為國家培養了一大批量子研究領域的骨干。

據了解，到目前為止，郭光燦帶領的團隊已經取得了“概率量子克隆”和“量子避錯編碼”兩項原創性應用基礎研究成果。前者為解決量子信息領域的難題即信息提取問題提供了有效方法，同時在實驗上研制成功量子克隆機，被認為是“該領域最激動人心的進展之一”；后者為克服量子信息技術實際應用的主要障礙提供了新方法，成為學術界公認的3種不同原理編碼之一，并被美國若干著名實驗室在實驗上所證實。

“我的一生都在品味科學”

“從事科學研究需要靜下心來，厚積薄發，才能創造出不同尋常的成果，我的一生都在品味科學。”身為現任中國科學院中國科學技術大學量子信息重點實驗室主任、物理系教授，這是郭光燦經常對團隊說的一句話。

經歷了十多年的拼搏和奮斗，實驗室已經取得了飛速發展。“我希望這個隊伍中能夠涌現出更多國際一流的人才，更多國際前沿的重要成果。更期待我們國家在量子信息中能夠踏踏實實做出一些引領國際的成果。中國應該多做一些原創的東西，不要急功近利。”“靜下心來做大事”，這也是實驗室近年來一直奉行的宗旨。

而郭光燦本人則將視野再次轉向少人問津的“冷門”，開始思考量子物理的基本問題，嘗試探尋量子世界的本質。

“這些是我個人的研究興趣所在，而年輕學者很難去進行此類研究，我這個年齡的人正合適。”郭光燦說，沒有了發表學術論文等各種成果考評的現實壓力，他才可以更加自由地思考深層次的物理基礎問題。

而對于他所熟悉的量子信息等“老本行”，郭光燦則希望讓課題組的年輕學術帶頭人“大展拳腳”，給他們充分的成長空間。

“我宏觀指導，很多具體的事交給年輕人來做，去第一線去發揮作用。現在有幾個學到些我的味道，這個我就很開心了。隊伍越來越強大，工作就有希望了。”他的語氣里滿是欣慰。

如今，已經年過七旬的郭光燦院士仍然保持著繁忙的工作節奏。雖然晚上已經不再經常性的加班加點，但還是長年沒有節假日。“習慣了，從大學到現在都沒有周末和放假的概念。即便是國慶節我也是每天都要到實驗室里去。”

早八點出門，晚六點回家，郭光燦將工作生活安排得非常有規律。盡管如此，他每年仍有一半時間都在出差，參加學術會議、評審會議、科普報告等各種活動。

閑暇的日子里，郭光燦喜愛看看書，聽聽音樂。“我喜歡classic music（古典樂），流行的我也聽，《中國好聲音》的比賽我從頭看到尾，《夜夜夜夜》很感人，所有的情感都傾注在歌聲中了。”

更多的時候，郭光燦將業余時間留給了閱讀。除了專業相關書籍，他近幾年開始對中國古代哲學產生濃厚興趣，《易經》《道德經》《黃帝內經》是最常翻閱的經典。

“它們確實代表了中國古代的最高智慧，成為非常珍貴的寶藏。”從這些古代思想中，郭光燦讀到了圣賢對自然的深刻理解，比如老子所言“道法自然”，展示出一種深刻的宇宙認識。

在郭光燦的科學認知里，這些哲學思想與量子物理的基本問題不無關聯。“它們無疑會影響我們對物理世界的理解，生發出新的思維方法和觀念，互相啟發。”

而談及未來，郭光燦透露他準備把精力全部投入量子計算機的研究中去。“希望在我有生之年能有所突破，將我國的量子計算機研究推向世界制高點，再為國家作貢獻！”

責任編輯 張小華