領(lǐng)先一步的科研競(jìng)賽
“現(xiàn)在就是在賽跑。”陳宇翱說(shuō)，“我們從5光子開(kāi)始一路領(lǐng)先。國(guó)外追趕5光子時(shí)，我們把6光子做出來(lái)了。國(guó)外現(xiàn)在能做出6光子，我們又做出了8光子。”
1970年出生的潘建偉是一名海歸。1996年從中科大獲得理論物理碩士學(xué)位后，潘建偉進(jìn)入奧地利因斯布魯克大學(xué)，師從塞林格教授，攻讀博士學(xué)位。1997年，他參與的研究論文“實(shí)驗(yàn)量子隱形傳態(tài)”在《自然》雜志發(fā)表，被公認(rèn)為量子信息實(shí)驗(yàn)領(lǐng)域的開(kāi)山之作，還被美國(guó)《科學(xué)》雜志評(píng)為年度全球十大科技進(jìn)展。
“我是論文的第二作者，主要完成了所發(fā)表實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的測(cè)量和處理工作。”潘建偉說(shuō)，“以這篇論文為起點(diǎn)，量子信息實(shí)驗(yàn)研究隨即進(jìn)入熱門(mén)狀態(tài)。”
潘建偉將論文寄給他在中科大讀書(shū)時(shí)的老師張永德教授。次年的香山科學(xué)會(huì)議上，兩位中科大教授張永德和郭光燦一起呼吁與國(guó)外同步開(kāi)展量子信息的前沿研究。
1999年，也是潘建偉博士畢業(yè)的年份，他受母校邀請(qǐng)回國(guó)，在中科大組建量子物理和量子信息實(shí)驗(yàn)室，并獲得中科院劃撥的400萬(wàn)元科研經(jīng)費(fèi)。2001年設(shè)備人員都到位，實(shí)驗(yàn)室開(kāi)張。
在廣泛的國(guó)際交流和激烈的國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)中，這個(gè)年輕的團(tuán)隊(duì)開(kāi)始嶄露頭角，在量子糾纏方面成績(jī)尤為突出：2004年實(shí)現(xiàn)5光子糾纏態(tài)的制備與操縱，2007年實(shí)現(xiàn)對(duì)6光子糾纏態(tài)的操縱，都是世界第一。
今年2月，潘建偉與同事陳宇翱、陸朝陽(yáng)等成功制備出世界上亮度和純度最佳的8光子糾纏態(tài)，再次刷新光子糾纏態(tài)制備的世界紀(jì)錄。目前，他們正在調(diào)研新的糾纏機(jī)制，有望在今年年底或明年實(shí)現(xiàn)10個(gè)光子的糾纏。
量子糾纏是量子信息處理的核心資源，對(duì)多粒子糾纏的制備與操縱能力代表了我國(guó)在量子信息處理方面的國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力?；诙喙庾蛹m纏操縱的領(lǐng)先優(yōu)勢(shì)，我國(guó)量子科學(xué)家們不斷前進(jìn)，實(shí)現(xiàn)了終端開(kāi)放的量子隱形傳態(tài)、超越經(jīng)典極限的精密測(cè)量以及量子糾錯(cuò)等一系列量子通信、量子計(jì)算、量子模擬以及量子度量學(xué)等方面的重要進(jìn)展，奠定了我國(guó)在量子信息領(lǐng)域重要的國(guó)際地位。
安全可靠的量子通信
量子通信有著傳統(tǒng)通信方式所不具備的絕對(duì)安全性，在國(guó)家安全、金融等信息安全領(lǐng)域有著重大的應(yīng)用價(jià)值和前景。
采訪潘建偉團(tuán)隊(duì)時(shí)，正遇上科技部副部長(zhǎng)王志剛來(lái)中科大參觀。王志剛在參觀完幾個(gè)量子研究實(shí)驗(yàn)室并使用過(guò)量子電話(huà)后說(shuō)：“科技工作要更快地為解決重大問(wèn)題提供幫助，能轉(zhuǎn)化的先轉(zhuǎn)化，能解決局部問(wèn)題的先轉(zhuǎn)化。在面向市場(chǎng)面向應(yīng)用時(shí)，考慮沿途下蛋，最后下個(gè)大金蛋。”
不斷進(jìn)步并走向?qū)嵱玫牧孔油ㄐ偶夹g(shù)，正是潘建偉團(tuán)隊(duì)在量子信息的基礎(chǔ)研究中，沿途下的“蛋”。從實(shí)驗(yàn)團(tuán)隊(duì)走出來(lái)的產(chǎn)業(yè)化團(tuán)隊(duì)，得到安徽省和山東省的支持，已組建了兩個(gè)量子技術(shù)公司。
“安徽的公司2009年成立，是我國(guó)首個(gè)將量子通信產(chǎn)業(yè)化的公司，山東的公司于2010年成立，兩公司各有特色、分工聯(lián)動(dòng)。量子通信的核心產(chǎn)品已經(jīng)通過(guò)中試，形成系列產(chǎn)品，正在逐步推向市場(chǎng)。”產(chǎn)業(yè)化團(tuán)隊(duì)的趙勇博士說(shuō)，現(xiàn)在，合肥和濟(jì)南都已搭建量子通信試驗(yàn)網(wǎng)，合肥建成了46個(gè)節(jié)點(diǎn)，濟(jì)南也將有56個(gè)節(jié)點(diǎn)。
已經(jīng)實(shí)用化的量子通信技術(shù)并不是將傳統(tǒng)信息完全用量子態(tài)傳輸，而是利用量子的研究成果，給傳統(tǒng)信息加上“量子密鑰”。
“古人在信封上用火漆封口，這樣一旦信件被中途竊取拆開(kāi)，就會(huì)留下泄密的痕跡。”潘建偉說(shuō)，“量子密鑰在量子通信中的作用就像火漆一樣，但比火漆更徹底。一旦有人試圖打開(kāi)信件，量子密鑰會(huì)讓信件自毀，并讓使用者知曉。這樣，竊聽(tīng)者不但竊聽(tīng)不到量子電話(huà)的通話(huà)內(nèi)容，還會(huì)暴露自己。所以，從原理上講，量子通信是無(wú)條件安全的。”