潘建偉：量子人生
來源：九三學社中央宣傳部????時間：2014-12-07
“九三楷模”潘建偉用實驗證實了被愛因斯坦稱為“遙遠地點間幽靈般相互作用”的量子糾纏，解開了微觀粒子蘊含的詭秘和矛盾，把它們送進我們的生活。他和其他量子物理學家一起，為人類一點點開啟了量子世界之窗。凝聚在愛國民主科學的旗幟下，他更覺驕傲和自豪。
【潘建偉，1970年3月生于浙江省東陽市，1992年畢業于中國科學技術大學近代物理系， 1999年獲奧地利維也納大學實驗物理博士學位。現任中國科學技術大學教授，中科院量子科學實驗衛星先導專項首席科學家，教育部量子信息與量子科技前沿協同創新中心主任，中科院量子信息與量子科技前沿卓越創新中心主任。2011年當選中國科學院院士。2012年當選發展中國家科學院院士。２０１４年１１月，作為項目首席科學家，４４歲的他宣布“京滬干線”量子保密通信工程和“量子科學實驗衛星”工程進展順利，中國將在２０３０年率先建成全球化量子通信衛星網絡。】
剛進中國科大的潘建偉被一本書吸引住了，商務印書館出版，暗綠色的橫豎條紋封面，像是一道道光柵。這本書就是《愛因斯坦文集》。
“在我們身外有一個巨大的世界，他離開我們人類而獨立存在，他在我們面前是一個永恒的謎。對這個世界的凝視深思，就像得到解放一樣吸引著我們。通向這個天堂的道路，并不像通向宗教天堂那樣舒坦和誘人，但是他已經證明是可以信賴的，我從來沒有因為選擇了這條道路而后悔過。”——愛因斯坦如是說。
其實，最早發現潘建偉適合學物理的是他的中學老師韋國清。當時，潘建偉正在數學專業和物理專業之間猶疑。老師說，數學完全靠自由思想的創造，在很大程度像智力游戲。而你是一個感受鮮活，對事物敏感，善于發現規律的孩子，還是更適合學物理。
感謝潘建偉的老師，為我們留住了一位卓越的物理學家。
為人類開啟量子世界之窗
“量子力學 所預言的種種奇特現象，以及量子力學誕生100余年來對人類物質文明進步所帶來的巨大變革，使我對量子物理產生了濃厚興趣，于是探究量子世界的各種奇妙現象便成了我終生的奮斗目標。”
潘建偉現在還記得第一次讀到愛因斯坦自序時的感受，那是一種天籟之音。潘建偉在家鄉小山上凝視天穹時那些隱隱約約的冥想，愛因斯坦清清楚楚地說了出來。自然界的規律不會因為一個人是否高貴是否地位顯赫而變化，而是由自然界本身決定的。自然界的規律是永恒的，昨天是這樣的，今天是這樣的，明天也是這樣。看著看著，潘建偉產生了一種巨大的安全感，這種安全感來自對規律統治世界的由衷折服。在潘建偉心中，對世界的探究成為保持精神自由的工具，成為擺脫精神桎梏的飛行器。
1970年3月出生在浙江東陽的潘建偉，從小卻是個愛玩的孩子。父母從小就很重視能力培養，從不限制他做什么，他可以做自己感興趣的事。
潘建偉至今感謝父母把家搬到了縣城，因為到了初中，才發現在農村小學語文基礎很差，英語根本就沒有學過，初中后才第一次寫作文，結果班主任老師只給了40分，當時他是班長，覺得很羞愧。但他有一種不怕輸的精神，為了把英語學好，把同學約到家里來學，向老師請教，進步非常快。語文、英語就在那時打下了基礎。
１９８７年，１７歲的潘建偉考入中科大近代物理系。從第一次接觸到量子力學，他就迷上了這門科學。
潘建偉是愛因斯坦的崇拜者，他喜歡閱讀《愛因斯坦文集》。“愛因斯坦的散文是最深刻、最美的，讓我堅定了研究物理的決心。讓我感覺從簡單的事實后面可以找到一個規律，現在、將來不會變。”
在科大理論物理專業讀研時，潘建偉的導師對他說，既然很多量子理論馬上突破很困難，那就不妨先做實驗。老師的話，如同峭壁上一個腳掌大小的凸起，讓潘建偉有了攀登的支點。從那以后，實驗成為潘建偉生命中的一部分。
當時國內在量子領域與國際先進水平相比還比較落后。潘建偉在碩士畢業后選擇出國留學，“理由很簡單，出國就是為了回來，利用所學為國服務。”
在準備攻讀博士學位的時候，潘建偉得到老師鼎力支持，為他推薦了幾個在量子物理實驗研究領域領先的大學，還有數位導師。潘建偉選擇了在奧地利維也納大學的塞林格教授門下攻讀博士學位。他的理由是“我當時發現塞林格教授在學術上非常活躍”。事實證明，潘建偉對導師的選擇是他事業中最成功的一次選擇。很多人都有躍起摘下蘋果的能力，關鍵是你是否站在有蘋果的樹枝下。塞林格把潘建偉引到了一個有很多蘋果的樹枝下。
終于有一天，他有了自己的量子隱形傳輸的實驗設想，隨后，被探究精神燃燒著的潘建偉向導師提出加入到量子隱形傳輸的實驗組中，導師考慮再三接受了他的請求。這一請一允，悄然改變了潘建偉的命運。
1999年，潘建偉作為第二作者的量子態隱形傳輸實驗取得“量子信息實驗領域的突破性進展”，這個實驗被公認為量子信息實驗領域的開山之作，歐洲物理學會將其評為世界物理學的年度十大進展，美國《科學》雜志將其列為年度全球十大科技進展。1999年該工作同倫琴發現Ｘ射線、愛因斯坦建立相對論等影響世界的重大研究成果一起，被《自然》雜志選為“百年物理學21篇經典論文”。那一年，潘建偉29歲。
量子糾纏，被愛因斯坦稱為“遙遠地點間幽靈般的相互作用”，現在科學家用真實的實驗證實了愛因斯坦的想象。為了認識和促進光子之間糾纏狀態，潘建偉同國內及德國、奧地利專家合作，對這一世界性難題研究了近10年。
科學家對量子糾纏概念做了如下的描述：量子糾纏是光子間的神秘聯系，奇妙在其中的一個光子經過測量就可以了解另外一個光子的狀態；光子糾纏是一個整體，兩個光子作為一個整體來看時如果試圖竊聽或偷走其中一個光子的信息，你將任何信息都得不到。這是另外一個特性，這就是其保密安全性所在。
但由于在量子通信通道中存在種種不可避免的環境噪聲，“量子糾纏態”的品質會隨著傳送距離的增加而逐漸降低，導致量子通信手段目前只能停留在短距離應用上。
2005年，當潘建偉與楊濤、彭承志等同事們發表了題為“13公里自由空間糾纏光子分發：朝向基于人造衛星的全球化量子通信”的研究論文后，13公里———這個目前國際上自由空間糾纏光子分發的最遠距離，其糾纏的特性仍然能夠保持的實驗結果，讓人們開始思考實現全球化的量子通信的可能性。
更值得關注的是隨后10年。2003年，潘建偉所在的實驗室實現了自由傳播光子的隱形傳態，使得量子隱形傳態能應用在更加廣泛的量子通信和量子計算中；2004年，在首次實現五光子糾纏的基礎上，實現了一種更新穎的量子隱形傳態，即終端開放的量子隱形傳態，為奠定分布式量子信息處理的基礎作出了貢獻；2006年，首次實現了兩光子復合系統量子隱形傳態；2008年，首次實現了光子比特與原子比特間的量子隱形傳態。潘建偉和其他量子物理學家一起，為人類一點點開啟量子世界之窗。
也許人們會問，這些匪夷所思的科研成果有什么用途？150年前，當麥克斯韋發現電磁波的時候，人們也在問同樣的問題。事實上，電磁波的發現才讓電視，無線電，雷達和手機成為可能。對量子態隱形傳輸和糾纏交換的研究成果同樣描摹的是人類的未來世界。量子態隱形傳輸和糾纏交換的研究是為將來新一代量子通信打基礎。而未來的量子通信，在原理上完全保密，不能被竊聽，在國防上會有非常重要的應用。此外，通過對糾纏態的研究，可以為將來高速度量子計算機打下基礎。
潘建偉，就這樣操縱著單個粒子，解開微觀粒子蘊含的詭秘和矛盾，把它們送進我們的生活。
讓國內量子研究達一流水平
2009年初，在完成了冷原子方面的技術和人才積累后，潘建偉把在海德堡大學的實驗室整體搬回到中國科大，還以中科院“百人計劃”等方式，將一批優秀青年學術骨干從歐洲引進中國科大。“搬家的清單足足列了120頁，大到激光器，小到12毫米鏡片，全部搬回來了。”
2001年，潘建偉作為“中科院引進國外杰出人才”，同時獲得中科院基礎局和人教局支持，開始在科大組建實驗室，這個實驗室以一批年輕教師和學生為班底，研究工作幾乎從零開始。2004年，實驗室進入中國科大合肥微尺度物質科學國家實驗室，成為量子物理與量子信息研究部。此后，在中科院、基金委、科技部的大力支持下，研究部得到快速發展。
潘建偉說：“科大的量子物理實驗室從組建伊始就是開放式的。”多年的國外頂尖實驗室經驗，讓他知道，以自己獨到的地方與國外實驗室形成知識和人才的互換互補，是提升實驗室實力的最好辦法。實驗室科學需要學科非常龐雜，光學、電子學、真空等諸多門類缺一不可。在世界頂級實驗室中，如美國斯坦福大學的Yoshihisa Yamamoto實驗室、瑞士維也納大學的Nicolas Gisin實驗室、英國劍橋大學卡文迪許實驗室的Mete Atatüre實驗室、德國馬普量子光學研究所的Immanuel Bloch實驗室、奧地利因斯布魯克大學的Peter Zoller實驗室等，都有潘建偉派出的訪問學者，他們在合作中學到自己實驗室長遠發展所需的知識。可以說，10年來，潘建偉的實驗室已經在人才和技術方面具備了較雄厚的積累，這種積累在成果產出上得到充分體現。2010－2011年度，他們就在Nature和Nature子刊上發表了6篇國際領先水平的重要論文。
英國著名的科學新聞雜志《新科學家》以封面標題的形式，對潘建偉科大團隊進行這樣的評價：“中國科大——因而也是整個中國——已經牢牢地在量子計算的世界地圖上占據了一席之地。”
潘建偉團隊的科研人員在和時間“賽跑”。每周工作７天、每天超過１２個小時對于他們來說，是家常便飯。
他們的艱辛攻關得到了“回報”。團隊成果１次入選英國《自然》雜志評選的年度十大科技亮點、３次入選美國物理學會評選的年度國際物理學重大事件，７次入選由兩院院士評選的年度中國十大科技進展新聞。
２０１２年底，英國《自然》雜志在其評選的年度十大科技亮點中指出：“在量子通信領域，中國用了不到十年的時間，由一個不起眼的國家發展成為現在的世界勁旅，將領先于歐洲和北美……”
２０１３年，中科院聯合相關部門啟動了千公里光纖量子通信骨干網工程“京滬干線”項目，建設連接北京、上海的高可信、可擴展、軍民融合的廣域光纖量子通信網絡。２０１６年即可以實現京滬廣域量子保密通信。潘建偉是該項目首席科學家。
此外，潘建偉團隊實施中科院戰略性先導科技專項“量子科學實驗衛星”，將實現高速星地量子通信并連接地面的城域量子通信網絡，初步構建中國的廣域量子通信體系。
展望漫漫量子研究之路，潘建偉預測，衛星項目到２０２０年將實現亞洲與歐洲的洲際量子密鑰分發，到２０３０年左右，中國將率先建成全球化廣域量子通信網絡。
實現美好的中國夢
潘建偉至今清晰地記得，第一次見到塞林格教授時，他問潘建偉的第一個問題是：你的夢想是什么？潘建偉的回答是：在中國建一個世界一流的量子物理實驗室。此后，潘建偉一直為實現這個夢想而不斷地努力著。
“如果說當年楊振寧先生和李政道先生證明，中國人在國外可以做很好的‘科學’。那么我們現在證明了，中國人在國內也可以做很好的‘科學’。”把智慧與才華貢獻給祖國，潘建偉引以為自豪。
2005年，潘建偉實現自己的夙愿，光榮地成為九三學社大家庭中的一員。9年來，他與眾多優秀知識分子代表一起見證了九三學社在新時期建功立業、參政議政、建言獻策的發展歷程，深刻地體會到知識分子對國家發展的重要作用和責任。
九三學社無數先賢的崇高風范給潘建偉留下深刻印象。他特別記得上學期間看到的嚴濟慈先師家書的一個情景：信中不斷出現的是某某老師寄來大洋若干。當時正是這些老師的資助，才使嚴濟慈得以完成留學學業。嚴老回國后準備償還老師們的資助，老師們說，人回來了就好，錢不必還。這些先賢們傳達的正是一種中國的君子之風。
君子之風是科學的土壤，只有摒棄浮華才可領略到科學之美。他在因斯布魯克的大峽谷露營時遇到一位80老嫗，她問潘建偉的職業。潘建偉說，研究量子物理和量子隱形傳態。“哦，我知道那個工作，還找到了Nature雜志上的那篇文章。但是我看不懂。不過我盡力了！” 還有一次，潘建偉在海德堡大學的時候，因為鼻腔手術而住院。一個護士過來問：“你是不是研究量子物理的潘？你能給我講講什么是量子物理嗎？”鼻子里插著管子的潘建偉很感動，但說不了話。出院后，潘建偉給護士寄去了一份相關的科普材料。
凝聚在愛國民主科學的旗幟下，潘建偉更覺得驕傲：“能夠在自己感興趣的領域做出一點成績，并為祖國的科技進步盡一份力，是作為一個科研工作者最為幸福的感受，這與九三學社的優良傳統高度契合。”
在一個安靜的環境里，蕩滌浮躁，人們充滿對科學的尊敬，思想沒有桎梏，以鮮活的教育方式倡導文化精神，這是潘建偉的心靈家園。（戴紅/文）
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