他的實驗室有多牛？學生排隊加入
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如果不告訴你真相，看到金賢敏這名字，再看看這張照片，你是不是以為韓國又冒出了一個小眼睛歐巴?
「顏值即正義」這句話一點也沒有錯！
放上這張照片後，上海交通大學光子集成與量子信息實驗室的招生率明顯上升了@￥…%個百分點，來聽他講座的學生總是擠得滿滿的，一是學生們對量子科技有著無限好奇，二是就算聽不懂量子，看看老師的顏也好啊！
不久前，全球首顆量子科學實驗衛星「墨子號」傳來喜訊，在軌測試運行狀態良好。而在量子通信領域的另一重要分支———量子計算中，上海有一家實驗室不斷取得突破。
照片上的這位帥哥，就是這家實驗室領頭人、上海交通大學物理與天文系特別研究員金賢敏，他的導師更是大名鼎鼎——量子衛星「墨子號」首席科學家潘建偉。
潘建偉院士
金賢敏今年才36歲，由於在量子領域的突出貢獻，去年他被達沃斯世界經濟論壇授予青年科學家獎。
其實，一句話就能概括這家實驗室有多牛：
它是世界上為數不多的、同時具備了光量子集成晶元設計加工集成能力和多光子糾纏製備能力的實驗室。
做量子研究要有掃地僧一般的定力
那些學生千挑萬選、殺出重圍、被招進實驗室後，苦日子就開始了。
看到這1.25米寬、3米長的工作台了沒？上面插的黑色鏡片就是捕捉糾纏的量子用的。
目前最高的製備能力，是由中國科技大學潘建偉院士團隊保持的10光子紀錄，這個紀錄出來把老外嚇了一跳——
想要多捕捉一對光子，成功率就下降100倍。要同時捕捉10光子，檯子上每個鏡片都要調得非常精細，一點光折射的誤差也不同有，而且一個鏡片調整了，下一個鏡片也要調。
所以，一次試驗，往往要在工作台上趴十幾個小時。
這個工作還不是每個人能做的，一般來說，女生比較細心，做得比較好，但是金賢敏團隊里有個叫竇建鵬的男生，做這個可絕了。
問題是，不是人人都有像竇建鵬這樣點滿了瞄準「技能點」，而且10光子幾乎已經到達人類手工製備能力的極限，再增加一對光子，就算10個竇建鵬也辦不到了。
所以，量子信息技術正在由手工向晶元邁進。
而且，只有進入這個領域，你才知道做量子研究有多「燒錢」，一個光子控制儀就是4萬，一次實驗要用20多個。不過數遍整個金賢敏的實驗室，也只有12個。
黑色方塊就是光子控制儀
金賢敏說：「我們利用集成光子學，可以把包括多光子糾纏在內的大規模複雜光子線路製備在幾個厘米大小的光子集成晶元上，在操控量子系統的尺度和複雜度上達到全新的水平。」藉助光子集成晶元，一次製備有望抓取14光子。
實驗枯燥得「想吐」，但在人生中起到了出乎意料的作用
2010年，金賢敏作為第一作者完成的「遠距離量子隱形傳態」工作，以封面文章發表在《自然·光子學》上，併入選兩院院士評選的2010年「中國十大科技進展新聞」和科技部評選的2010年「中國十大科技進展」。
這期雜誌封面上畫的是———一個光量子態從長城的一頭傳輸到另一頭，而早在幾千年前，人們也是在長城上利用烽火傳遞信息。
那時，金賢敏跟隨導師潘建偉做量子通信的可行性基礎試驗，他在長城附近住了兩年多。
每天下午三四點，如果能見度好，金賢敏就搭起設備；當夜幕降臨時，如果能看到16公里外河北懷來接收站點的燈火亮起，就表明今天晚上的能見度是能做實驗的。
「實驗枯燥地讓人想吐。」金賢敏說，不過正是這個實驗成功實現了超越大氣等效厚度的量子通信，驗證了基於衛星實現全球量子通信網路的可行性。
博士畢業後，潘建偉建議金賢敏留下來做博士後，去做一做光量子存儲實驗。
這個實驗是用6束激光把各個方向的原子冷卻下來並且定在一個點上，這個方法叫做激光冷卻技術，是由華人物理學家朱棣文發明的，他也因此獲得諾貝爾獎。
6束激光定住一個原子，白娘子也會
對於金賢敏來說，激光冷卻原子還只是第一步，他要把量子糾纏光子凍結在原子里。「這對我來說是一個全新的領域，要邊看文獻邊嘗試。那時，我一直覺得這是個坑，搭完裝置最多只能再做一兩個實驗，博士後就該出站了，很不划算。」他說。
這兩個充滿挑戰而又是典型的冷板凳實驗，在金賢敏到英國牛津大學工作時開始發揮作用，「大家覺得我懂得多，既知道量子存儲，又知道量子糾纏和量子通信，合作導師也因此讓我與做理論的博士後合作，共同負責量子存儲和光子晶元兩個研究小組。」
之前花了大量時間從零搭建實驗裝置和發展技術是有回報的，掌握的實驗知識和技術都有了用武之地。做科研，發表高水平文章很重要，但是也不能只盯著文章，能力更重要，要在一兩個點上深挖下去。
在牛津工作期間，金賢敏養成了討論的好習慣，「我把自己的研究背景與牛津大學小組的研究相結合，探索多領域交叉，構思課題，設計實驗，幫助研究生解決難題，嘗試做一名研究小組帶頭人的同時，自己也在此過程中學習新的光子集成晶元技術，感覺很有成就感、很幸福」。
這時，金賢敏更能體會「不要單盯著一個方向，眼界要寬」這話中的意味。
「如果從研究領域角度，我的經歷可謂複雜。」金賢敏笑稱。
「但是這也為回國組建實驗室的大方向提供了很多可能性。目前我們集中精力發展光量子集成晶元，並把它用到量子計算和量子通信的研究中，既重點聚焦又探索晶元上的無限可能，我希望把上海交大光子集成與量子信息實驗室建成有特色有殺手鐧的實驗室，做量子信息技術晶元化集成化的先鋒。」
現在能夠實現的量子計算系統看上去像個「玩具」
2014年，金賢敏離開光量子集成晶元研究方面國際頂尖的牛津大學伊恩·沃姆斯利研究團隊，放棄牛津大學物理系講師的職位，回到上海交大創建自己的實驗室。
他僅用兩年時間就完成了光量子晶元製備的平台搭建和技術參數摸索工作，並在晶元的光損耗和三維集成等關鍵技術能力上實現了超越。
「回國到底要做什麼研究？這個問題我考慮了很久。從新一代飛秒激光直寫光量子集成晶元裝置的設計和搭建，到未來科學技術目標，既要極有前景又不能跟風。」金賢敏說。
以光量子計算為例，不同於提高多光子個數的傳統方法，金賢敏希望能另闢蹊徑，從量子演化系統的物理尺度本身著手，通過構建大規模、高複雜度和三維集成的光量子集成晶元，來提高量子計算的能力。
現在能夠實現的量子計算系統看上去仍然像個「玩具」，幾平方米的光學平台上擺滿宏觀光學元器件，也只相當於幾個量子單元，無法實現大規模量子計算。
「雖然硅基光子學晶元技術比較成熟，但是耦合損耗和傳輸損耗都很大，耦合穩定性也比較差。我們知道量子信息是通過單光子編碼的，損耗意味著信息丟失，這是關鍵差別。」金賢敏說。
為此，他使用了更加適合量子傳輸的飛秒直寫技術來刻寫晶元，從而在損耗、精度、三維能力和可調控等量子信息方面有了質的突破，如今一塊1平方毫米的晶元上，能刻下5000個光波導。
勇敢的少年啊，快去創造奇蹟
要讓30萬公里每秒飛行的光子可控地停下來，怎麼想都覺得很科幻。但做不到這個，量子通信和量子計算走進千家萬戶想都別想。
存儲是量子計算至關重要的一環，它目前，可做到單光子級別的光存儲器大多要在超低溫等特殊環境下運行，且系統複雜、龐大且昂貴，無法滿足實用化要求。
包括哈佛大學和牛津大學在內的很多國際小組都在追尋可在室溫下運行的寬頻存儲技術。科學家們雖然嘗試了不同的方法，仍然無法取得突破。
很多科學家甚至放狠話說：「室溫存儲就是條死路。」不過金賢敏透露，他已經做出了可在室溫下運行的寬頻光存儲技術，但他並沒有透露更多細節。
我們距離量子計算還有多遠？
從目前來看，困難還不少。金賢敏說，「其實當時回國選擇自主做光量子集成晶元製備而不是委託國外加工，是做了很長時間思想鬥爭的，初期相對巨大的經費和時間投入，對年輕團隊來說壓力很大。
「但就像上海交大傑出校友葉軍給我的建議——『要做有前景有意義的事情，想想這件事情5年以後你是否還會在做，還值得做』。」
（原標題：這位36歲高顏值大帥哥率領的實驗室到底有多牛，學生竟排長隊要加入）
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