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潘建伟:手握量子“密钥”的人

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  物理学家给人们的呆板印象,就像《生活大爆炸》里谢尔顿那样——不善言辞,以至有轻度交际停滞。然则,潘建伟善于沟通。不管面临记者照样成百上千的一般听众,他都能侃侃而谈,不时用通俗易懂的例子诠释艰涩的量子物理。

  在谈到什么是量子态隐形传输时,他将一对胶葛粒子比作夫妻,第三个粒子的介入就像是插手的局外人,会和夫妻中的一方结合成新的夫妻。与此同时,“局外人”照顾的只身信息就通报到谁人不幸变成“只身汉”的谁人粒子上。

  很多人也注重到了他的这类特质。《华盛顿邮报》就如许形貌他的演讲作风:在2019年7月于上海举行的一场学术论坛上,潘建伟用科学痴人爱因斯坦与“星际迷航”的笑话来辅佐幻灯片演示;在谈到“薛定谔的猫”这个量子物理中的典范头脑试验时,潘则运用站立又平躺的卡通猫图片来诠释量子叠加的观点。

  如许健谈的作风,或许是这位物理学家能够为其深邃的科学研讨找到更多支撑的一个砝码。“潘建伟是热忱的乐观主义者,同时,他有压服投资者的禀赋。”《天然》杂志如许评价他。

  只管潘建伟不是中国最早入手下手量子范畴研讨的人,但在近来几年,他成了国内这一范畴旌旗性的人物,在一些媒体报道中,以至被冠以“中国量子之父”的称呼。这位中国科学手艺大学常务副校长、中科院院士与物理学家是眼下中国最当红的科学明星:2017年,潘建伟被《天然》杂志评为年度十大科学人物;2018年,入榜美国《时期》周刊年度最具影响力人物;同年冬季,他与诺贝尔奖得主屠呦呦等人一同,当选中国100位改革开放前锋人物。

  明星科学家之路

  2017年9月29日,在北京海淀区西北旺区域一处写字楼内里,奥利地都城维也纳和北京这两个相隔半个地球的都市之间举行了一场不寻常的视频连线。此次通话的信号线路,先经由过程“京沪支线”北京控制中间与“墨子号”卫星兴盛地面站的衔接,然后经由过程“墨子号”卫星与奥地利地面站接通。

  此次视频依旧运用传统通讯,特别的地方在于采纳量子密钥对信息举行加密,使其成为天下上首个跨洲际的量子保密视频通讯。在中国抢先的前沿科技中,量子通讯是浓墨重彩的一笔,而潘建伟和他指导的团队,则是促进这一上风的中间要素。

  1996年,在中科大近代物理系完成本科与硕士阶段进修的潘建伟,进入奥地利因斯布鲁克大学攻读博士学位,师从安东·塞林格。彼时,他并不知道塞林格正领衔着一个量子信息研讨大型项目——在中国,当时一个科研项目的经费经常只要五万、十万元人民币,而这个项目倒是一百多万欧元级别的。

  在天下级试验室,潘建伟一边在一线介入试验,同时也在揣摩将来应该往什么方向生长。那时刻,他就已入手下手留意所学所做,盘算将来将这一新兴手艺带回中国。

  潘建伟在因斯布鲁克大学就读时期,量子盘算机最早的开拓者之一彼得· 佐勒是该校的传授。他通知《中国新闻周刊》,潘介入了量子通讯初期的试验,并奠基了他在范畴中的职位。但将潘建伟与其他门生辨别开来的,则是一种能够看清下一步并动手设计的“远见”。

  彼得· 佐勒以为,假如他的门生、清华量子信息中间实行主任段路明是那种深耕某一个方向、不太善于表达也不愿意被其他事物分心的科学家,那末潘建伟则是另一种范例:他不一定亲身去拨弄试验东西,然则他能站在后方运筹帷幄。段路明比潘建伟小三岁,潘建伟从因斯布鲁克大学博士毕业那年,段路明赴该校理论物理研讨所处置博士后研讨。

  中国对量子物理的研讨,最早可追溯至1970年代,那时刻的研讨还比较零星,不成气候。1980年代,中科大的郭光灿与山西大学的彭堃墀等一批先行者们,入手下手体系性地涉足量子物理。二人厥后同在2003年当选为中科院院士。先于潘建伟十多年之前,1995年,中科院物理所研讨员吴令安完成了国内第一个自由空间量子密钥分发演示试验。2001年,在郭光灿的多方勤奋下,他终究请求到了第一个国度科技部“973”项目“量子通讯与量子信息手艺”。就在这一年,从德国回到中国科大的潘建伟,也在郭的项目中担负相干课题的负责人,并入手下手动手竖立本身的试验室。

  “潘的特长主如果光子以及量子储存器,然则他会想到,假如要在国际竞争中有一席之地,还须要哪些拼图,并有眼力挑选将来能够率领各个板块的年轻人。”彼得· 佐勒说。现在,“潘建伟的研讨团队险些覆盖了量子信息科学的一切范畴,包含冷原子、邃密精美丈量、超导量子盘算和量子传感器等等。”彼得· 佐勒说,“这就像打好了一个宽的地基,今后才在上面盖高塔,而不是手里只拿着一块砖。”

  潘建伟经由过程送门生去国际一流机构进修来造就团队。在美国斯坦福、英国剑桥、牛津等顶尖大学的相干试验室,都有他派出去协作研讨的门生。“我跟门生们说,我们做一个商定:人人把几个手艺全学会,然后在恰当的时刻一同返国,合起来做一点别的团队做不了的事变。”潘建伟说。

  潘的团队从2003年入手下手做量子卫星的试验:系列地面试验证实,经由过程卫星举行保密通讯是可行的。在潘建伟的指导下,2016年8月,量子科学试验卫星“墨子号”在酒泉卫星发射中间发射升空,是环球首颗量子卫星;2017年9月,长度凌驾2000千米、由32其中继站构成的天下上第一条长间隔量子平安通讯线路“京沪支线”投入运用。

  在潘建伟团队实行这些项目之前,国际上已展开了多个量子密钥分发传输的试验。1993年,英国国防部在10千米的光纤中完成了相位编码量子密钥分发;1999年,美国洛斯· 阿拉莫斯国度试验室完成了500米的量子暗码自由空间传输;2002年,瑞士完成了67千米的量子密钥分发试验;2004年,天下上第一个量子暗码通讯收集在美国马萨诸塞州剑桥城正式投入运转,收集传输间隔约为10千米。

  2018年,沃尔夫物理学奖颁给了量子通讯范畴的两位科学家本内特与布拉萨德,他俩既是量子密钥分发计划的提出者,也是量子隐形传态的最早提出者。在潘建伟提供给《中国新闻周刊》的一份资估中写道:“今年在引见沃尔夫物理学奖获得者的网页上特地提到,量子密钥分发已胜利完成商业化,在光纤中已能做到几百千米,用卫星能够做到上千千米。须要指出的是,这两个记载都是我国科学家制造的……这是中国科学家的孝敬,也是中国量子通讯抢先天下的标志。”换句话说,中国人虽然没有做出量子密钥分发的基础理论原始立异,但在运用实践中走在了天下前面。

▲潘建伟引见“超导量子盘算机线路图”

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