潘建伟:手握量子“密钥”的人

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在量子领域的群山里

真正的珠穆朗玛峰是量子计算机

  潘建伟:手握量子密钥的人

中国新闻周刊记者/彭丹妮

发于2019.12.16总第928期《中国新闻周刊》

物理学家给人们的刻板印象,就像《生活大爆炸》里谢尔顿那样——不善言辞,甚至有轻度社交障碍。然而,潘建伟善于沟通。无论面对记者还是成百上千的普通听众,他都能侃侃而谈,不时用通俗易懂的例子解释晦涩的量子物理。

在谈到什么是量子态隐形传输时,他将一对纠缠粒子比作夫妻,第三个粒子的介入就像是插足的第三者,会和夫妻中的一方结合成新的夫妻。与此同时,“第三者”携带的单身信息就传递到那个不幸变成“单身汉”的那个粒子上。

很多人也注意到了他的这种特质。《华盛顿邮报》就这样描述他的演讲风格:在2019年7月于上海举办的一场学术论坛上,潘建伟用科学痴人爱因斯坦与“星际迷航”的笑话来辅助幻灯片演示;在谈到“薛定谔的猫”这个量子物理中的经典思想实验时,潘则运用站立又平躺的卡通猫图片来解释量子叠加的概念。

这样健谈的风格,或许是这位物理学家能够为其艰深的科学研究找到更多支持的一个砝码。“潘建伟是热情的乐观主义者,同时,他有说服投资者的天赋。”《自然》杂志这样评价他。

尽管潘建伟不是中国最早开始量子领域研究的人,但在最近几年,他成了国内这一领域旗帜性的人物,在一些媒体报道中,甚至被冠以“中国量子之父”的称号。这位中国科学技术大学常务副校长、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《自然》杂志评为年度十大科学人物;2018年,入榜美国《时代》周刊年度最具影响力人物;同年冬天,他与诺贝尔奖得主屠呦呦等人一起,入选中国100位改革开放先锋人物。

  明星科学家之路

2017年9月29日,在北京海淀区西北旺地区一处写字楼里面,奥利地首都维也纳和北京这两个相隔半个地球的城市之间举行了一场不寻常的视频连线。这次通话的信号路线,先通过“京沪干线”北京控制中心与“墨子号”卫星兴隆地面站的连接,然后通过“墨子号”卫星与奥地利地面站接通。

此次视频依然使用传统通信,特殊之处在于采用量子密钥对信息进行加密,使其成为世界上首个跨洲际的量子保密视频通信。在中国领先的前沿科技中,量子通信是浓墨重彩的一笔,而潘建伟和他领导的团队,则是促成这一优势的核心因素。

1996年,在中科大近代物理系完成本科与硕士阶段学习的潘建伟,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究大型项目——在中国,当时一个科研项目的经费常常只有五万、十万元人民币,而这个项目却是一百多万欧元级别的。

在世界级实验室,潘建伟一边在一线参与实验,同时也在琢磨将来应该往什么方向发展。那时候,他就已经开始留心所学所做,打算未来将这一新兴技术带回中国。

潘建伟在因斯布鲁克大学就读期间,量子计算机最早的开拓者之一彼得· 佐勒是该校的教授。他告诉《中国新闻周刊》,潘参与了量子通信早期的实验,并奠定了他在领域中的地位。但将潘建伟与其他学生区分开来的,则是一种能够看清下一步并着手计划的“远见”。

彼得· 佐勒认为,如果他的学生、清华量子信息中心执行主任段路明是那种深耕某一个方向、不太擅长表达也不愿意被其他事物分心的科学家,那么潘建伟则是另一种类型:他不一定亲自去拨弄实验器材,但是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究所从事博士后研究。

中国对量子物理的研究,最早可追溯至1970年代,那时候的研究还比较零散,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,开始系统性地涉足量子物理。二人后来同在2003年当选为中科院院士。先于潘建伟十多年之前,1995年,中科院物理所研究员吴令安实现了国内第一个自由空间量子密钥分发演示实验。2001年,在郭光灿的多方努力下,他终于申请到了第一个国家科技部“973”项目“量子通信与量子信息技术”。就在这一年,从德国回到中国科大的潘建伟,也在郭的项目中担任相关课题的负责人,并开始着手建立自己的实验室。

“潘的专长主要是光子以及量子储存器,但是他会想到,如果要在国际竞争中有一席之地,还需要哪些拼图,并有眼光选择未来能够带领各个板块的年轻人。”彼得· 佐勒说。如今,“潘建伟的研究团队几乎覆盖了量子信息科学的所有领域,包括冷原子、精密测量、超导量子计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,以后才能在上面盖高塔,而不是手里只拿着一块砖。”