通過量子研究攻克“卡脖子”問題

喬靜濤

你知道什么是量子光學與量子信息嗎？你了解超冷原子分子的物態調控是怎么實現的嗎？你見過量子材料與光量子器件嗎？想要學習這些知識，可以走進2023年被評為山西省科學家精神教育基地的山西大學量子光學與光量子器件國家重點實驗室。10月31日，記者有幸走進了這個神奇的實驗室，認識了實驗室的帶頭人彭堃墀院士和他的團隊。

? 透過玻璃窗可以看到實驗人員用各種實驗儀器做著實驗。多種沒有見過的元器件，充滿神秘色彩。“實驗場也接待科技工作者和學生參觀。好多學生參觀后表示，希望將來可以成為這里的一員。”實驗室副所長高星說，實驗室正在攻克量子信息、量子傳感、精密測量、光量子器件等方面的關鍵核心技術和“卡脖子”問題，是國家在信息科學與技術前沿的一支重要戰略科技力量。

? 其實，實驗室的前身是創建于1984年的山西大學量子光學實驗室，是在彭堃墀帶領下建立的。1982年，彭堃墀到美國德克薩斯大學量子光學實驗室進行實驗研究工作。當時，彭堃墀面臨兩個選擇，一是進入正在出成果的實驗組；另一個是建立一個新實驗室。經過認真思考，他決定選擇建設一個新實驗室，他認為這樣做可為回國建立自己的實驗室積累經驗。在建設實驗室期間，他獨立承擔了研制一臺瓦級輸出單頻環形激光器的任務。經過一年的努力，激光器研制終于完成，主要指標達到當時國際最好水平。1984年底，彭堃墀回到山西大學組建了量子光學實驗室。山西大學成為國內最早開展量子光學研究的單位之一。

? 回國后，彭堃墀還培養了一批優秀科技人才、建立了能進行世界科學前沿課題研究的科研機構并取得了多項創新科研成果。

? 如今，實驗室在彭堃墀和他培養的一批批優秀科技人才的努力下，已建成能夠開展國際前沿課題研究的實驗平臺，即國家重點實驗室、光學國家重點學科、拔尖學生培養2.0基地、原子分子物理國際合作聯合研究中心等重要平臺，是我國該領域研究及人才培養的重要基地之一。

? 近5年，實驗室承擔了國家級項目120余項，在國內外重要學術期刊發表論文600余篇。除此之外，實驗室利用自主研制的國際領先的“量子光源”，在連續變量量子糾纏和量子信息方面取得了一系列具有國際影響的原創性成果，實現了若干量子核心技術與關鍵器件的突破；在國際上率先實現強相互作用下超冷費米氣體自旋軌道耦合的量子模擬，對設計新型拓撲量子材料具有重大意義；實現了可控的單原子、單光子源，完成了突破經典極限的精密測量、基于里德堡原子的國際上最高靈敏度的微波場測量等；研制出性能指標國際領先的高功率低噪聲全固態單頻激光器及首臺連續變量量子糾纏源與壓縮源樣機，研制了50公里連續變量量子密鑰分發樣機，實現了高質量激光器的批量生產與激光顯示技術的產業化。

? 如今，每天早晨8時以后，科研團隊的工作人員和學生們還能在辦公室、實驗室、樓道里遇到87歲的彭堃墀院士，他的精神鼓舞著實驗室的每一個人。