中科院院士潘建偉：三年後量子計算實現「量子稱霸」

6月16日上午，繼世界首台超越早期經典的光量子計算機亮相，十個超導量子比特糾纏首次成功實現之後，量子衛星又取得重大進展。量子衛星首席科學家、中科大常務副校長潘建偉院士發布量子科學實驗衛星研究成果，「墨子號」量子科學實驗衛星在國際上率先實現千公里級的量子糾纏分發，並在此基礎上首次實現空間尺度嚴格滿足「愛因斯坦定域性條件」的量子力學非定域性檢驗，為未來開展大尺度量子網路和量子通信實驗研究，以及開展外太空廣義相對論、量子引力等物理學基本原理的實驗檢驗奠定了可靠的技術基礎。

國際首次！「墨子號」量子衛星實現千公里級量子糾纏分發

近日，中國科學技術大學潘建偉教授及其同事彭承志等組成的研究團隊，聯合中國科學院上海技術物理研究所王建宇研究組、微小衛星創新研究院、光電技術研究所、國家天文台、紫金山天文台、國家空間科學中心等，在中國科學院空間科學戰略性先導科技專項的支持下，利用「墨子號」量子科學實驗衛星在國際上率先成功實現了千公里級的星地雙向量子糾纏分發，並在此基礎上實現了空間尺度下嚴格滿足「愛因斯坦定域性條件」的量子力學非定域性檢驗，在空間量子物理研究方面取得重大突破。相關成果於6月16日以封面論文的形式發表在國際權威學術期刊《科學》雜誌上。

量子糾纏是奇特的量子力學現象。通俗地說，兩個處於糾纏狀態的量子就像有「心靈感應」，無論相隔多遠，一個量子狀態變化，另一個也會改變。量子糾纏被愛因斯坦稱之為「鬼魅般的超距作用」，它是兩個（或多個）粒子共同組成的量子狀態，無論粒子之間相隔多遠，測量其中一個粒子必然會影響其它粒子，這被稱為量子力學非定域性。

量子糾纏分發就是把製備好的兩個糾纏粒子（通常為光子）分別發送到相距很遠的兩個點。通過觀察兩個點的統計測量結果是否破壞貝爾不等式，可以用來驗證量子力學非定域性的存在。同時，利用量子糾纏所建立起的量子信道，也是構建量子信息處理網路的基本單元。由於量子糾纏非常脆弱，會隨著光子在光纖內或者地表大氣中的傳輸距離而衰減，以往的量子糾纏分發實驗只停留在百公里的距離。

「量子糾纏『鬼魅般的超距作用』在更遠的距離上是否仍然存在？會不會受到引力等其他因素的影響？」潘建偉說，這些基本的物理問題的驗證都需要實現上千公里甚至更遠距離的糾纏分發，另一方面，要實現廣域的量子網路也自然要求遠距離的糾纏分發。除了量子糾纏分發實驗外，「墨子號」量子科學實驗衛星的其它重要科學實驗任務，包括高速星地量子密鑰分發、地星量子隱形傳態等，也在緊張順利地進行中，預計今年會有更多的科學成果陸續發布。

談量子計算機：

和傳統的相比，就像核武器和機關槍

5月3日，科技界迎來了一則重磅消息：世界上第一台超越早期經典計算機的光量子計算機誕生。這個「世界首台」量子計算機是貨真價實的「中國造」，屬中國科學技術大學潘建偉教授及其同事陸朝陽、朱曉波等，聯合浙江大學王浩華教授研究組攻關突破的成果。

這是歷史上第一台超越早期經典計算機的基於單光子的量子模擬機，為最終實現超越經典超級計算能力的量子計算這一國際學術界稱之為「量子稱霸」的目標，奠定了堅實的基礎。據潘建偉透露，有希望到2020年實現「量子稱霸」，也就是超越目前最快的超級計算機。潘建偉稱，量子計算將來會算得非常快，和傳統計算機相比的話，打個比方，就像核武器和傳統的機關槍、炮彈。

談科技創新：要培養崇尚科學的土壤

潘建偉說，創新驅動作為五大發展理念之首，科技創新又是創新的核心，塑造對科技感興趣、崇尚科學的氛圍尤為重要。「全國兩會時，我在住地聽到一年輕記者給媽媽打電話，說採訪到了明星很開心。但是我在會場的幾天，卻很少有人來問我，搞的那個量子是啥東西？這說明我們缺乏這種關注科學的土壤。」

而在國外，科研則比較受關注和推崇。潘建偉舉了兩個事例，「在奧地利，一個山村老太太坐在輪椅上和我聊天，問我是幹什麼的，我說研究量子，並給她解釋。她告訴我在《自然》雜誌上看過我的文章，『我看過，沒看懂，但是我儘力了』。幾年之後，有一次，我去醫院做小手術，一位護士問我，你是不是Doctor潘，能不能給我講講量子隱形傳態到底是怎麼回事，報紙上讀過之後我搞不明白。」

潘建偉對量子通信等研究有創新性貢獻，是該領域的國際著名學者，他有關實現量子隱形傳態的研究成果入選美國《科學》雜誌「年度十大科技進展」，並同倫琴發現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》雜誌選為「百年物理學21篇經典論文」。

談團隊：告訴學生「你將來得跟我回國」

10多年來，潘建偉團隊一直在專註和量子「糾纏」。「2001年申請的經費是200萬元，而中科院給了400萬元，加上『千人計劃』等經費，在那個年代我能一下拿到690萬元，是一筆巨款，實驗室就組建起來了。」

到2003年，潘建偉團隊實驗室在光量子操縱方面已經走在世界前沿了。但潘建偉認為，這個項目繼續發展的話，還需要發展冷原子技術。「後來我就在德國申請了一些經費，問我的學生，你們願不願意到海德堡去，跟我一起發展冷原子技術，但是你們來有一個前提，我讓你來了，你將來得跟我回國去。」潘建偉告訴記者，他們團隊的多光子糾纏操作技術、冷原子操縱技術、真空技術、探測技術都是最好的，「我就跟學生講，如果你真的熱愛科學的話，就在我這裡做，不需要為了搞科研到美國去。」

「中國總得有個好的實驗室能夠走在世界前沿。」這是潘建偉專註科研的動力。1996年，潘建偉遠赴奧地利維也納大學攻讀博士學位，師從塞林格教授。「去見我老師的時候，他問我，年輕人你想幹什麼啊？我說我就想在中國建一個像你這樣的世界一流的國家實驗室。」

談科大：「又紅又專」是科大傳統

「中科大即將迎來60周年校慶，我最近一直在想，如果做一本書的話，封面應該是什麼才能夠體現科大形象？我覺得應該是晚上燈火通明，學生們在教室里安靜地看書這樣一幅畫面。」提起科大，潘建偉自豪地告訴記者，拚命學習，掌握知識，成為科技工作者為國家服務，是科大一直以來的傳統。在他看來，這種傳統可以簡單地概括為「又紅又專」，「只紅不專，飛機開不起來，不能打敵人；只專不紅，開飛機打自己人或者把飛機開跑了都不行。」

而提到「紅」， 潘建偉自信地表示，科大畢業生回國率還是比較高的。「國家11批青年千人計劃中，有九分之一是科大畢業生，可見科大畢業生成材率和回國率都非常高。被稱為美國人才培訓基地，也說明了科大畢業生在國際上聲望較好。」同時，潘建偉告訴記者，近年來科大也吸引了不少留學生慕名前來學習，數量呈穩固增長趨勢。

談學習：考試不及格，量子力學讓他更包容

在採訪中，記者了解到潘建偉並非量子研究方面的「天才」。潘建偉自曝喜歡物理，「因為物理只要記很少的公式，可以推導出很多東西」，但後來第一次接觸量子時完全糊塗了，一直想也想不明白，思想上不認同的話後面就進行不下去，期中考試曾不及格，到期末考試考了80多分。潘建偉認為，科學家不一定要成為明星，「如果科學家整天活躍在熒屏上，哪還有時間和精力搞科研？」但是他堅持認為，所有人都應該喜歡科學，讓科學受到更多關注。

採訪中，潘建偉坦言，搞科研尤其是研究量子力學，對自己的性格和思想都產生了一定影響。從牛頓力學，到狹義相對論、廣義相對論，到量子力學，科學是在進步的，一旦變成絕對真理之後，就成了信仰，也就成了宗教。所以科學也就讓人對他人、對世界變得更加包容,這也是量子力學給我帶來的很大啟發。

喜歡這篇文章嗎？立刻分享出去讓更多人知道吧！