量子世界引領者逐夢“墨子號”

□冷無霜

量子世界引領者逐夢“墨子號”

□冷無霜

潘建偉

逐夢者

在全球的量子通信技術競賽中，中國起步遠遠落后于歐美等發達國家。但是在中國科學院院士、中國科技大學教授潘建偉的帶領下，中國成功地實現了“彎道超越”，并成為世界上首個將量子科學實驗衛星送入太空的國家。

17歲那年，潘建偉考上了中國科技大學，在選擇學習數學還是物理專業時，他的中學老師韋國清告訴他說，數學完全靠自由思想的創造，在很大程度上像是智力游戲，而你感受鮮活、對事物敏感、善于發現規律，更適合學習物理，潘建偉聽從了老師的建議。開學第一天，他讀到了《愛因斯坦文集》的自序。“那是一種天籟之音，量子力學所預言的種種奇特現象，以及量子力學誕生一百年來對人類物質文明進步所帶來的巨大變革，使我一下子迷上了量子物理。”一篇文章改變了潘建偉，探究量子世界的各種奇妙現象成了他終生要奮斗的目標。

潘建偉對量子力學著了迷。大學畢業選擇導師和去哪個國家留學時，潘建偉遲遲沒有做出決定，眼看其他同學都順利出國，家人有些著急。潘建偉對家人說，不能為了出國而出國，我要選準方向，選對導師，學最先進的技術將來回國效力。

一開始，潘建偉選的是一位諾獎得主，但是年紀比較大。如果跟著他讀博士，將來就業肯定沒有問題。但比來比去，潘建偉選擇了師從這位諾獎得主的弟子塞林格教授。

潘建偉來到奧地利維也納大學。初次見面，塞林格教授問他：“你將來有什么打算？”潘建偉回答：“我想在中國建一個世界一流的量子物理實驗室。”

潘建偉一頭扎進了量子力學的研究，為了在導師面前露一手，他根據自己在國內的研究經驗，用了一個多月時間醞釀了一個對量子態進行隱形傳輸的實驗方案。他反復修改，覺得很完美了，便在實驗小組里報告他設想的方案。然而，當報告結束時，所有人都捂著嘴偷笑。塞林格忍住笑問他：“潘，你不知道我們的另一個小組正在做這個量子態隱形傳輸的實驗方案嗎？”潘建偉一聽，馬上要求加入另一個實驗小組，考慮再三，塞林格接受了他的請求。

在導師的指導下，潘建偉開始在這一領域奔跑。僅僅一年時間，他就和同事合作在《自然》雜志上發表論文，宣布在實驗中實現了量子態隱形傳輸，這被公認為是量子信息實驗領域的開山之作，《科學》雜志將其列為年度全球十大科技進展。

潘建偉取得博士學位后，要回國效力。塞林格教授反復做他工作，要他留在自己身邊：“潘，你回國連個實驗室都沒有，也沒有學術氛圍，在這里你很快就會成為世界頂級的科學家。”潘建偉拒絕了教授的好意：“您還記得我們第一次見面時我說的話嗎？這該是我兌現諾言的時候了。”看到潘建偉如此堅決，塞林格不解地搖著頭說：“年輕人，你太任性了，你會后悔的。”

追隨者

潘建偉回到國內，卻發現自己過于理想化了。他發現量子信息研究在國內還是一片空白，不僅不被承認，甚至還被認為是偽科學。他向幾個著名的高校和國家相關科研院所申請科研經費，建立量子力學實驗室，卻沒有收到一絲回音。苦惱的潘建偉申請了幾個國外大學的教職，邊教學邊等待機會。

就在這時，他那篇有關量子態隱形傳輸的論文被《自然》雜志選為“百年物理學21篇經典論文”，一同入選的，還有“愛因斯坦建立相對論”等重大成果。消息傳到國內，潘建偉提交的科研項目申請終于有了眉目。“以前，我們在科研領域常常是追隨者和模仿者，國家重大科研項目的選定和設立，都要先看看國際上有沒有做過。現在，我要力爭改變這種狀況。量子信息是一個全新的學科，我們必須學會和習慣做領跑者和引領者。”

2001年，潘建偉開始在母校中科大組建量子力學實驗室，中科院和中科大及時給了他“輸血式”的支持，兩家給他提供了690萬元的研究經費。

有了資金，潘建偉度過了第一道難關。然后第二道技術難關接踵而至，“國內的研究水平和人才儲備都很薄弱，必須與國際上先進實驗小組保持密切聯系。”于是，潘建偉回到塞格林教授身邊，從事多光子糾纏方面的合作研究。這段時間，潘建偉把一天當作兩天用，一邊在國外學習經驗，一邊指導國內研究生建立實驗室。有付出就有回報，不到一年，潘建偉帶領的年輕科研團隊，在權威雜志《物理評論快報》上發表了七篇論文。2004年，潘建偉在國際上首次實現了五光子糾纏和終端開放的量子態隱形傳輸，這個成果刊登在《自然》雜志上后，入選了歐洲物理學會和美國物理學會評選出的年度國際物理學重大進展，這對中國科學家來說還是第一次。

潘建偉感到了人才的緊缺，他向中科大的領導建議，招收相關專業的研究生和博士后，然后送到德國、美國、奧地利等量子信息研究的優秀國際小組學習，逐漸完成了量子科技的人才和技術團隊建設。

2008年10月，潘建偉和他在德國的團隊整體回國。“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。”

量子世界在他面前展現了一幅風光無限的絢爛畫面，潘建偉感覺渾身有著使不完的力氣。

領跑者

中科大的量子物理實驗室常常燈火通明，潘建偉和他的團隊每天工作15個小時以上，通宵工作更是家常便飯，一項項科研成果不斷涌現。

2008年年底，潘建偉在合肥建立世界上首個光子電話網，實現“一次一密”加密方式的實時網絡通話，真正做到了“電話互聯互通、語音實時加密、安全牢不可破”的量子保密電話網絡系統。在接下來的三年里，他又分別建成了國際上規模最大的量子通信網絡“合肥城域量子通信試驗示范網絡”和“濟南量子通信試驗網”，標志著大容量的城域量子通信網絡技術完全成熟了。2012年年底，潘建偉團隊的量子通信裝備在北京投入常態運行，為十八大等國家重要政治活動提供了信息安全保障。

2016年8月16日1時40分，中國在酒泉發射中心用長征二號運載火箭成功發射了世界首顆量子科學實驗衛星“墨子號”。在現場觀摩的潘建偉和團隊成員緊緊相擁，流下了激動的淚水。“這意味著我國在量子物理這個可以打開人類未來新世界大門的尖端學科中站到了最前沿，量子衛星將讓中國在防御黑客方面走在世界前列。”

國家給了潘建偉一系列的榮譽：中國科學院院士、何梁何利基金科學與技術成就獎、國家自然科學獎一等獎。潘建偉成了中國物理學的領軍人物，有人說他是中國離諾貝爾物理學獎最近的人。

潘建偉有時也憂心忡忡，有一次他應邀去一所著名的中學做科普演講，為了讓學生能聽懂，他嘗試用最生動淺顯的方法講量子疊加態、量子收纏，結果他發現下面的學生不是在交頭接耳，就是在用手機自拍、玩游戲。

他想到了有一年，他在阿爾卑斯山大峽谷游玩，一個八十多歲的老太太坐在輪椅上，看到潘建偉問他是干什么的。潘建偉回答是做量子物理的。老太太又問，你做量子物理的哪一方面。他回答說是量子信息、量子態隱形傳輸。老太太說，我讀過你在《自然》雜志發表的那篇文章。潘建偉看到老太太專業地和自己討論，驚掉了下巴。他沒有想到這樣歲數的一個老太太，竟然會去讀艱澀難懂的科學期刊。

許多人問潘建偉，中國人為什么拿不了諾貝爾物理學獎？“這或許就是答案，我們所缺的，不是少學了多少個物理學定理，而是在日復一日的應試教育課堂上，失去了對物理學最初的好奇。”

圖片由本文作者提供編輯吳忞忞mwumin@qq.com