青年才俊多擔綱，科創才有大作為
——訪上海交通大學研究員、2012級星友金賢敏

青年才俊多擔綱，科創才有大作為
——訪上海交通大學研究員、2012級星友金賢敏

金賢敏研究員

今年對金賢敏來說，可謂是收獲的一年。前不久他獲得了自然科學基金重點項目（300萬）的資助，支持他做光量子芯片研究。9月初，國內外媒體報道上海交通大學自然科學研究院特別研究員、上海市“千人計劃”特聘專家、國家“青年千人計劃”專家金賢敏領銜的課題組完成世界首個海水量子通信實驗，觀察到光子極化量子態和量子糾纏可以在高損耗和高散射的海水中保持量子特性，這是國際首次通過實驗驗證水下量子通信的可行性，這意味著量子通信網絡真正可以“上天、下海、入地”，海空一體的量子通信網絡也有望在未來實現。該研究成果發表在國際光學領域著名期刊《光學快報》（Optics Express）后，國際著名科學雜志《新科學家》（New Scientist）和《物理世界》（Physics World）分別以“穿越海水的量子比特”和“首個水下量子糾纏將導致不可破譯通信技術”為題進行了報道，另外還有《美國周刊》、《每日郵報》等國際媒體以及量子領域同行將這一工作列為繼“墨子號”量子衛星之后，量子通信領域取得的又一里程碑工作。國內媒體，包括新華社、科技日報、文匯報以及各主要網絡媒體也都做了大幅報道。

我是在國內外媒體對海水量子通信做了大量報道的一周后約時間拜訪這位青年科學家的。我感興趣的除了被訪人的這些出色的工作，還因為他是我們啟明星大家庭的成員——2012級星友。金賢敏很熱情，那天上午給我預留了整整半天，品嘗著他從英國帶回來的紅茶（這種地道的紅茶加一點牛奶味道極醇），我們聊得很順暢。

小金告訴我，其實海水中進行量子通信這件事他們已經做了兩年多，結果不太明朗時不愿意講，也沒有用它去申請經費，到目前其實也還沒有。說起2017年獲得自然科學基金委重點項目，小金說整個過程讓他意外而感慨：“參加評審的專家都是信息口的，而我是偏物理的，也沒有關系，但這些評審專家提的都是科學問題，不故意刁難，公正、公平，這種感覺非常好。”金賢敏說：“自己這邊深感到拿經費也是一種責任，所以當初是想先做出點眉目了再尋求支持，現在看來我們邁出的第一步是堅實的，令人驚喜。我們希望下一步能有好的支持，繼續保持領先，探索水下量子技術的無限可能。”

努力總有回報，自信陪伴成長

金賢敏是安徽合肥人，父母都是農民，有一個姐姐、一個妹妹。金賢敏本科就讀的安慶師范大學并非所謂的名校，以這樣的底子最終進入上海交大任教，金賢敏坦陳自己可能是交大出身最草根的教授。這樣的背景也使他在招收研究生時有自己的考量標準：“我并不是都看本科是否交大的，而更看重學生在他所在學校里是否冒尖，是否用功。很多學生可能和我一樣，小時候能得到的機會少，沒有接受過很好的教育和引導，因此本科沒能進入985或211大學，但并不代表他們不夠聰明，不夠努力。進入到新的更優秀的群體中，他們也許仍然能夠做到冒尖。母校邀請過我回學校做報告，我非常樂意，我希望能以自己的經歷，去鼓勵學弟學妹們，告訴大家只要有夢想，相信自己，并且肯付出艱辛的努力，都可以成就自己心中的卓越。”

回憶起大學時光，金賢敏很得意，大把的時間，看書、社團活動、談戀愛和打工賺錢一樣不能少。臨近畢業，大部分人選擇了工作，金賢敏選擇了考研，他說當時只想和別人不一樣。為此他非常投入，兩個月時間里幾乎每天在學校的通宵教室里度過十幾個小時。這種通宵教室的課桌椅很破，但燈24小時不滅，這種與周遭幾乎隔離的環境，讓人能非常投入于學習。苦行僧般付出兩個月后，小金獲得了學校破紀錄的高分，并以當年中國科技大學近代物理系考生第一名的成績被錄取。這件事大大提升了他的信心：當你很投入做一件事，你可以做得很好。這種自信一直陪伴著他，甚至影響了他的人生觀、價值觀。

金賢敏走進科研之門是從跟著潘建偉老師開始的。碩士第一個半年他還不是潘老師的學生，半年后有一次聽了潘老師的量子信息方面的報告，很著迷，就很想到潘的實驗室做研究。“我就去找潘老師，說雖然自己是外校考進來的，但成績第一，不能說明我最聰明，但能說明我的勤奮和態度。”系領導當時不同意，潘當時只有30歲，也不是什么領導，但他是年輕教授中比較突出的一個。加上科大的氛圍是支持年輕人的。由于潘的堅持，小金終于得到了進潘老師實驗室的機會。“那個時候換導師和專業都很難，進入量子領域要感謝潘老師。”小金反復提到這段知遇之恩。2004～2010年，金賢敏都是潘老師實驗室的一員，其中2004～2008年讀博，2008～2010年在潘老師實驗室做博士后。

兩度從零開始，冷板凳奠定成功路

6年多時間里小金主要做兩件事，從零開始搭建兩套實驗平臺：一個是博士后期間搭建了基于激光冷卻原子的首個量子糾纏存儲平臺；另一個是博士期間搭建了當時首個長距離自由空間量子隱形傳態系統。這兩個實驗平臺都很復雜，而且因為很前沿，可參考的經驗少。更悲催的是，短時間內很難發文章。當時其實是有一些比較討巧的做法的，就是跟著師兄用已有的平臺，測一點數據，這樣就能比較輕松、比較快地發一些好的文章，拿獎學金，拿出國 offer。

“我每次都比較倒霉，都要從頭開始，而且都耗時好幾年。”但耗時耗力的努力終得回報。金賢敏的博士論文工作是從八達嶺長城到河北懷來之間架設16公里長的量子信道系統，完成了16公里自由空間量子傳態實驗。前后做了兩三年，結果非常好，以封面文章發在《自然·光子》（Nature Photonics）期刊（小金是論文第一作者），這是世界光學領域影響力最大的學術期刊。這項工作還被兩院院士推為2010年中國十大科技進展和科技部十大科技進展，與之并列的其他十大進展都是諸如嫦娥登月之類的國家級特大型研究成果。這個工作的科學意義在于：光子在穿透整個垂直大氣層過程中的損耗僅相當于在靠近地面的水平大氣中飛行5～10公里左右的損耗（這一損耗值被稱為大氣層的等效厚度），金賢敏他們做了16公里，遠遠超過了規定數值。這就完美驗證了基于衛星開展量子通信的可行性。這個實驗促使中國科學院堅定地啟動了量子科學衛星先導專項計劃，后來這顆量子衛星被稱為“墨子號”。

2008年，金賢敏按潘老師的安排留在組里做博士后，開始負責搭建基于激光冷卻原子的量子糾纏存儲實驗平臺。當時小金是想出國做博士后研究的，但實驗室需要他，他二話沒說就留了下來。量子存儲是量子通信、量子計算的核心。潘老師很重視這一工作，也很清楚誰最能勝任這一耗時又不討巧的工作（要花2～3年建平臺，等建成時，博士后就該出站了）。金賢敏告訴我，其實他在這個從零開始搭建裝置的過程中學習、掌握了不少東西。經過了兩次“從零開始”，以后他對從零開始做工作沒有恐懼感。“我之前的經歷，所謂的冷板凳效應對我后來的科研生涯非常有幫助，‘冷板凳’的那幾年是我能安靜做事的幾年。我現在有能力并且敢做一些看起來很難但是很有意義的工作，得益于我以前兩個從頭開始建平臺的研究經歷，所以，我永遠感激潘老師當年給予的鍛煉機會。”

牛津四年，進入光量子芯片領域

2010～2014年，金賢敏在英國牛津大學物理系工作了四年多，前兩年是作為博士后，后兩年被評為歐盟授予的“瑪麗·居里”學者，獲資助依托牛津大學相對獨立地開展研究。瑪麗·居里學者計劃是歐洲最好的青年人才資助計劃，資助額度比大學老師的工資還高。這個申請不易，主要是看申請人以前的研究工作以及現在的研究想法，一旦拿到資助，申請者可以做自己想做的事。在牛津大學的這四年，金賢敏都是在做自己感興趣的事，也就是光量子芯片方面的工作。小金在牛津大學合作的導師是Ian Walmsley，他領銜的團隊是全球最早開展光量子芯片工作的兩個最頂尖的實驗室之一，另一個是在布里斯托大學。

金賢敏介紹，光量子芯片從2008年左右開始興起，其背景是：量子信息技術經歷了早期的原理性驗證，接下來是要構建大規模量子系統，大到足以進入人類從沒能實現的尺度，比如50～100個量子比特，從而可能在探索新科學和新技術上實現量子霸權。而發展光量子芯片技術是突破傳統的宏觀光學系統的瓶頸，是推動量子信息技術走向芯片化、集成化和實用化的關鍵和必然趨勢。“當時申請出國做博士后，我同時拿到了三四個offer，都是量子領域頂尖的研究組，最終選擇牛津，就是因為牛津這個研究團隊在光量子芯片方面的工作是量子領域未來的方向，我必須去學習。在牛津的這幾年我參與了制備光量子芯片，更主要是研究如何基于光量子芯片進行量子通信和量子計算。”

2013年，國際上包括牛津大學在內的四個小組同時完成了玻色子采樣量子計算方面的工作，并分別同時發表在《科學》（Science）和《自然·光子》上。這也是領域內公認的光量子芯片用于量子計算方面的開創性工作。“玻色子采樣量子計算是一種專用的量子計算，它的價值在于提供了量子計算機和經典計算機一較高下的一種平臺，類似于現在的阿爾法狗，用來讓人與人工智能進行PK。但同時人類很聰明，會想辦法把其他一些具體問題關聯到玻色子采樣量子計算中，以此促進量子專用計算機擴展到其他有關聯的事情上。”

在牛津大學期間，金賢敏也充分感受了那里的實驗室文化。通常導師會給博士后足夠的科研自由度，而且允許學生犯錯。因為知道金賢敏的實驗背景強，導師讓他與其他偏理論的博士后一起，同時負責光量子芯片和量子存儲兩個小組。這樣小金就有了施展的空間，構思課題、調研、設計以及與同事一起解決困難，后兩年他甚至有獨立指導學生的自由度和能力了。“我的博士和博士后導師都是大牛，從他們身上我學到很多，其中非常重要的一點就是科學上要志存高遠。構思設計研究課題要么就是想法很巧妙，做某種范疇內的人類的第一次；要么就是做到技術上的極致，極致到足以推動新的科學探索。”金賢敏還補充說，“這種機會是很難得的，上面有大老板在頂著，科學上允許犯錯，從中汲取教訓并成長，做幾年博士后很值得，也很必要。”小金的導師Ian Walmsley是牛津大學副校長、英國皇家科學院院士，50多歲。小金回國那一年（2014年）之前，英國啟動了一項耗資2.7億英鎊的科研支持計劃，支持四個學科研究，其中之一就是Ian Walmsley領銜的、基于光量子芯片的量子計算，差不多有5個億的人民幣，足見英國對這方面的重視。

加盟交大闖新路，海水實驗初告捷

牛津四年即將結束，即使工作生活都算順利舒心，但是畢竟相比國內節奏較慢，而且總是缺乏歸屬感。金賢敏一直想能早日回國建立自己的實驗室，把這些年積累的想法都去一一實現，這超越了任何別的事情的吸引力。為此他決定放棄還有兩個月就能拿到的永居，辭職回國，還有將來孩子的教育問題（為此沒少給家人做思想工作）。

回國最順理成章的選擇是回到潘老師的團隊，一切駕輕就熟，拉幾個現成的高年級研究生，在現有平臺上，立即就可以出好成績。但是此時的金賢敏已經堅定了自己對未來發展和目標的考慮。“做科研的關鍵是存異，而不是求同，要做自己有特色的、有專長的、獨一無二的研究，這也是科研本身能夠給學者最大的回饋。自己想到一個idea，然后再想方設法克服各種困難把它實現了。世界上從來沒人做到過，這種感覺很棒，是一種強烈的自我肯定，和打游戲通關的感覺一樣，是非常幸福的事情。”正好那時上海交通大學正圍繞一些科學技術重大基本問題沖刺世界前沿，躊躇滿志吸引人才。張杰校長親自出馬招聘杰出人才。受此感召，金賢敏決定加盟交大，而上海交通大學雄厚的工科背景正好與他的想法不謀而合。因為他看到量子通信和量子計算有些方面已經處于產業化邊緣，需要在基礎前沿和技術工程兩個方面同時發力、相輔相成，所以能來交大建立量子信息技術實驗室是非常好的選擇。此事很快落實，2014年小金就全職回到了上海交大工作至今。

在學校的大力支持下，金賢敏組建了“光子集成與量子信息實驗室”，專注于光量子芯片的研發、海水量子通信實驗和寬帶量子存儲。這三個研究領域和課題金賢敏整整想了一年多才最后確定，要做的事情一定要非常有意義、有前景，還最好不要和以前學習、工作過的研究組正在做的研究重復，最好新穎巧妙，世界上獨一無二。這樣又是從零開始搭建實驗平臺，遇到了不少困難：高年級成熟的學生、儀器、技術積累、招生名額哪樣都缺。還要做新研究方向和新東西，又多了很多未知和不確定，壓力真的很大。在此期間小金曾回潘老師團隊看過幾次，那里熱火朝天的場景和自己這里相對冷清和艱難的環境形成強烈對照，也有人勸他回去。但金賢敏不為所動，對自己認準的路還是要有信心，要堅持。

這樣就聊到了這次因為在國際上首次成功完成海水量子通信實驗而廣受矚目的最新進展。金賢敏告訴我，要敢于嘗試，要敢于做引領性的工作，哪怕一開始有諸多不確定性。現在的研究結果令人振奮，接下來是要把實驗的規模從幾米擴展到幾百米量級，目前他們的技術能力可以支撐這個實驗。但如果沒有團隊為基礎，后期的發展是不容樂觀的。

青年才俊多擔綱，科創才有大作為

聊到這一節，話題轉向下一步發展迫切需要的團隊支撐。

金賢敏說，團隊力量偏弱，不足以支撐下一步發展是他眼下面臨的最棘手的難題。由于人手少，要做的事情多，無奈之下就從那些獲得推免即將來讀碩士研究生的大四學生中物色對象，招進來提前培養，這樣從大四起就能介入課題研究，這些學生投入科研的時間可以比通常的碩士研究生延長一年多。

金賢敏并不掩飾他的憂慮：“我感覺我們這代年輕人面臨的困難還是顯而易見的，中國高校參照國外tenure track的做法很好，但是中國和國外情況畢竟不同，國內很難吸引優秀博士并建立博士后團隊，什么事都得自己做，招學生名額有限，只能一年一個，有些年還有可能招不到，這樣實驗技術細節無法傳承，非常不利于持續創新并保持領先。”金賢敏再三強調他不是抱怨。其實他目前的境況在同年齡人中算是不錯的，“我主要是對未來的前景不樂觀，擔心做不大。很可能媒體上動靜越大，炒得越熱，我們以后靠邊站的概率就越大。因為相近專業的單位重視了，加大投入，人員體量、空間和資金都比我們要大得多，我們就很難繼續做下去了。很可能開了個好頭，但是不能一直保持領先，不能最后做強，就采集不到最后的果實。”

希望以上金賢敏的憂慮直言能引起有關領導的重視。我們的大政策一直在鼓勵更多的年輕人脫穎而出，我們也知道其實創新的最大動能來自那些尚未功成名就的年輕人。正在建設科創中心的上海也許也能在培育和促進冒尖青年人才發展方面走在前面。對于有重大前景的課題成果和個人，例如金賢敏這樣的青年學者，讓他們有機會能擔綱建立市級重點實驗室或平臺，在最困難的團隊組建上給予關鍵支持，推動萌發出來的星星之火形成燎原之勢。上海的科學家不只要成為第一個果實發現者，還要成為最后果實的摘取者！

[江世亮采寫于2017年9月24日]