[新华网]量子世界里的“筋斗云”——记中国科学院院士、中国科学技术大学教授潘建伟

来源:新华网|发布时间:2013-12-09

新华网北京12月7日电(记者南婷、朱东阳)潘建伟是国际量子信息实验研究领域的杰出科学家。他12年前回国组建实验室,为中国在该领域迅速走到世界前列作出了突出贡献,并培养了一批科技英才。
  
潘建伟谦和专注,高深晦涩的量子力学,经过他的演绎,变得通俗易懂。家喻户晓的《西游记》,成为他阐释研究的载体。
  
他说,《西游记》里的“千里眼”“顺风耳”,以电视、电话等形式成为现实。而他现在的研究中,则有通过量子态的远距离隐形传输实现孙悟空“筋斗云”的内容。
  
“若要让A地的量子态出现在B地,只要先在两地之间建立量子纠缠,然后对两地的量子态分别进行适当的操作,B地的量子态就会将A地量子态的所有特性完全复制过去。这就像孙悟空翻了个筋斗云,一眨眼工夫就出现在另一个地方。”
  
潘建伟2011年当选为中科院院士,是当年中科院最年轻的院士。他告诉记者,是高中物理的学习,开启了他物理人生的大门。“牛顿力学几条原理就能推导出宇宙的一切,这是人类最伟大的成就之一。”然而,牛顿力学又是决定论的。只要给定了初始条件,那么原理上整个宇宙此后一切演化就确定好了,个人的努力不就变成消极的而没有意义了吗?
  
在大学和研究生阶段,潘建伟逐步进入了量子力学的研究领域。量子力学告诉人们,观测者的行为是可以影响世界的。这让年轻的潘建伟感受到这个学科在哲学上的积极意义。因此,揭示量子世界的奥秘成为潘建伟毕生的奋斗目标。
  
1996年,潘建伟前往奥地利因斯布鲁克大学攻读博士学位,那里汇集了当时国际量子物理领域的最顶尖人才和技术。潘建伟说,自己出国的原因很简单,“出国就是为了回来,利用所学为国服务”。
  
据他讲,当时国内这一领域多偏重于理论,他希望去奥地利学习当时最先进的量子光学实验技术,以后回国建立自己的实验室。
  
自1999年起,潘建伟每年都利用假期回到国内讲学,为我国在量子信息领域的发展提出建议,并带动一批研究人员进入这个领域。开始的时候,这个量子物理与信息技术交叉的新兴领域在国内还处于萌芽阶段,其重要性在当时还普遍不为人所理解和认同,甚至有人还质疑量子信息为伪科学。直到潘建伟和同事在国际上首次实验实现了量子态隐形传输,相关论文同伦琴发现X射线、爱因斯坦建立相对论等影响世界的重大研究成果一起被《自然》杂志选为“百年物理学21篇经典论文”,质疑声才逐渐减弱,量子信息研究在国内才雨后春笋般发展起来。
  
经过十多年的钻研,潘建伟的研究成果5次入选欧洲物理学会评选的年度国际物理学重大进展、4次入选美国物理学会评选的年度国际物理学重大事件、7次入选两院院士评选的中国年度十大科技进展新闻。潘建伟也先后获得欧洲物理学会菲涅尔奖、国际量子信息领域最高荣誉国际量子通信奖、香港求是科技基金会“杰出科学家奖”、何梁何利基金“科学与技术成就奖”等国内外奖项。
  
“越是神秘莫测,越能激发起我探究的兴趣。”被爱因斯坦称为“遥远地点间幽灵般的相互作用”的量子纠缠,让潘建伟深深着迷。量子纠缠更具有现实意义的地方在于,可用于在通信双方之间建立量子密码,实现具有战略意义的无条件安全的通信方式。量子纠缠的整体性保证了,一旦作为信息载体的量子态被窃听或偷走,一定能被通信双方所探知。
  
潘建伟说,在国家发改委、中科院和各地政府的支持下,他的团队正在联合相关机构开展“京沪干线”项目,在北京和上海之间建设千公里级的量子通信通道,并正在发展量子中继器技术,确保安全通信品质不会随着传送距离的增加而降低。
  
同时,在中科院战略性先导科技专项的支持下,他的团队正在研发量子通信实验卫星。“到时候围绕地球的几颗卫星可以相互间传输量子通信信号,实现全球意义上的量子通信。”潘建伟说,“国内的科研条件越来越好,能在祖国需要的时候回来为国效力,这可太好了!”

2013年12月07日 新华网

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