2016年8月16日1時40分,在酒泉衛星發射中心,長征二號丁運載火箭成功發射升空一顆衛星,它就是全球首顆量子科學實驗衛星——墨子號。
“墨子號”的成功發射,使我國在世界上首次實現了衛星和地麵之間的量子通信,構建出天地一體(ti) 化的量子保密通信與(yu) 科學實驗體(ti) 係。
2019年1月31日,美國科學促進會(hui) 宣布,中國科學技術大學潘建偉(wei) 教授領銜的“墨子號”量子科學實驗衛星科研團隊被授予“2018年度克利夫蘭(lan) 獎”,以表彰研究團隊通過實現“千公裏級”星地雙向量子糾纏分發,推動大尺度量子通信實驗研究做出的貢獻。這是克利夫蘭(lan) 獎設立90多年來,我國科學家在本土完成的科研成果首次獲得這一榮譽。
在很多人眼裏,潘建偉(wei) 教授有著傳(chuan) 奇般的人生經曆:27歲,入選美國《科學》雜誌“年度全球十大科技進展”;29歲,他參與(yu) 的有關(guan) 量子隱形傳(chuan) 輸的研究成果,被《自然》雜誌評為(wei) “百年物理學21篇經典論文”,和愛因斯坦的相對論並列;31歲,任中國科學技術大學教授;32歲,入選教育部“長江學者獎勵計劃”特聘教授;41歲,當選為(wei) 中國科學院院士;42歲,獲得國際量子通信大獎;45歲,以第一完成人獲得國家自然科學一等獎等等。潘建偉(wei) 的人生履曆,在大多數人眼裏充滿了無數的驚歎號。
2017年12月19日淩晨,國際頂尖學術刊物、英國《自然》雜誌對外發布2017年度十大科學人物,中國科學院院士潘建偉(wei) 入選。《自然》雜誌以《量子之父》為(wei) 題報道了潘建偉(wei) ,文章第一句這樣寫(xie) 道:“在中國,有人稱他為(wei) ‘量子之父’。對於(yu) 這一稱呼,潘建偉(wei) 當之無愧。在他的帶領下,中國成為(wei) 遠距離量子通信技術的領導者。”
潘建偉(wei) 教授和他的量子研究,像磁石一樣吸引著媒體(ti) 和眾(zhong) 人的眼球。頂尖科學家、最年輕院士、“夢之隊”的領頭羊等等,這些是他的傳(chuan) 奇所在。而這些成就,正是因為(wei) 他對祖國的摯愛,因為(wei) 他對科學的癡心。
潘建偉(wei) ,1970年3月出生於(yu) 浙江東(dong) 陽,自小成績優(you) 秀。父母從(cong) 不限製他,由著他做感興(xing) 趣的事。1987年,17歲的潘建偉(wei) 考入中國科學技術大學近代物理係。他對大學生活最深的印象是,同學之間比著早起、晚睡學習(xi) ,拚命喝茶熬夜讀書(shu) 。
1990年潘建偉(wei) 第一次接觸量子力學。那時,經典力學、電動力學、統計力學,他都學得很好,卻完全搞不明白量子力學,有一次期中考試量子力學差點沒及格。
量子力學的創始人之一玻爾曾說,如果學了量子力學後,你不覺得奇怪,不覺得不可思議,不犯糊塗的話,那你根本就沒學懂。
量子世界越古怪,潘建偉(wei) 就越想搞明白。於(yu) 是,他選擇與(yu) 量子“糾纏”下去。隨著量子信息前沿領域星空体育官网入口网站的不斷獲取,潘建偉(wei) 敏銳地洞察到這一學科在未來必有大的發展。於(yu) 是,他及時追蹤國際前沿,走出了自己的研究道路。
1996年留學奧地利的潘建偉(wei) ,第一次見到導師塞林格教授時,導師問道:“你的夢想是什麽(me) ?”潘建偉(wei) 脫口而出:“在中國建一個(ge) 世界一流的量子物理實驗室”。
畢業(ye) 後,國外實驗室紛紛向潘建偉(wei) 拋來橄欖枝,可他做出了一個(ge) 出乎老師和同學們(men) 意料的決(jue) 定——回國。
2001年,潘建偉(wei) 重新站在祖國大地上,回到自己的起點——中國科技大學,開始組建“量子物理和量子信息”實驗室。克服基礎設施薄弱和人才儲(chu) 備不足的困難,在不到一年的時間,他的研究組作為(wei) 第一單位在世界權威雜誌《物理評論快報》上發表了7篇論文,而當時國內(nei) 高校在這一雜誌上,一年也發不了幾篇。
時至今日,潘建偉(wei) 研究團隊在成長過程中收獲了一係列讓人驚豔的研究成果,屢創世界第一。在之前的節目中,我們(men) 也有分享過。(關(guan) 注非常科學的微信公眾(zhong) 號,可以獲取相關(guan) 精彩內(nei) 容)例如,首次實現五光子糾纏和終端開放的量子態隱形傳(chuan) 輸;首次實驗實現了拓撲量子糾錯;首次實驗實現了百公裏量級的自由空間量子隱形傳(chuan) 態和糾纏分發;首次實現多自由度量子隱形傳(chuan) 態等等。
在今天節目一開始我們(men) 說到,2016年,潘建偉(wei) 研究團隊自主研製的,世界首顆量子科學實驗衛星“墨子號”,在酒泉衛星發射中心成功發射。我國量子衛星實現了“一步千裏”的世界跨越,這也意味著量子通信向實際應用邁出了一大步。
“墨子號”通過向地麵發射光子,每對處於(yu) 糾纏狀態的光子中的一個(ge) ,發向青海德令哈站,另一個(ge) 發向雲(yun) 南麗(li) 江站,兩(liang) 個(ge) 地麵站之間的距離達到1203公裏。這是世界上首次實現千公裏量級的量子糾纏。
如今,這項技術已經在金融通訊和潛艇導航方麵被實際應用。在這個(ge) 領域,我國已經成為(wei) 了全世界的領跑者。
量子衛星的成功發射和在軌運行,有助於(yu) 我國在量子通信技術實用化整體(ti) 水平上,保持和擴大國際領先地位,實現國家信息安全和信息技術水平跨越式的提升,對於(yu) 推動我國空間科學衛星係列可持續發展,有著非常重要的意義(yi) 。
美國波士頓大學的量子物理學家亞(ya) 曆山大·謝爾吉延科說:“這個(ge) 事確實很讓人激動,因為(wei) 是首次開展此類試驗,對全球都有重要意義(yi) 。量子通信的競賽自1995年歐洲科研人員在日內(nei) 瓦湖底進行量子密鑰分發的最初演示時就開始了。在那以後,英國、美國、日本和中國等國家,都在探索城市間的量子通信網絡,而現在這場競賽從(cong) 地麵進入了太空,因為(wei) 衛星能連接相距遙遠的不同都市。中國在發射量子衛星方麵走在了前麵。”
從(cong) 潘建偉(wei) 教授開始接觸量子力學,一直到今天,已經二十多年過去了。潘建偉(wei) 初見老師塞林格時,那段關(guan) 於(yu) 夢想的對話言猶在耳。當年的夢想已經逐步變成了現實,而潘建偉(wei) 的初心還在,相信他和他的團隊必將走得更遠。
下一步,潘建偉(wei) 教授希望在地月拉格朗日點上,放一個(ge) 糾纏光源,向地球和月球分發量子糾纏。通過對30萬(wan) 公裏或更遠距離的糾纏分發,來觀測對應的性質變化,對相關(guan) 理論給出實驗檢測。
潘建偉(wei) 教授說道:“我希望在60歲左右退休前,把這個(ge) 實驗做完。發展量子通信、量子計算技術是國家重大需求,我義(yi) 不容辭,而把量子世界最奇怪的問題搞清楚,是我內(nei) 心的原動力。科學理論與(yu) 實用技術不應該被割裂。用量子技術可以做很多事情,例如做原子鍾、精密測量,甚至可用來做癌症的早期診斷。操縱好量子,將為(wei) 人類帶來巨大福祉。”
如今的潘建偉(wei) 獲獎無數,人們(men) 說他是離諾貝爾獎很近的人。可在潘建偉(wei) 眼裏,自己對物理學的鑽研,跟這些獎沒有任何關(guan) 係,所做的努力,隻是來自最初的好奇心。
潘建偉(wei) 教授帶領的科研團隊,被稱為(wei) 我國物理學的“夢之隊”,他的許多弟子都在世界上最好的實驗室深造過,但是老師的報國心深深地影響了他們(men) ,學成之後,沒有一個(ge) 留在國外,都毫不猶豫地回到老師身邊。
除了量子通信,潘建偉(wei) 和他的團隊還在量子計算、量子模擬和量子精密測量等領域深入開拓,目標也很明晰。例如,在量子計算方麵,處理波色取樣等特定問題上,5年內(nei) 達到商用CPU計算能力,10年內(nei) 超越“天河二號”超級計算機的計算能力。這樣的目標意味著什麽(me) ?用潘建偉(wei) 教授的話來說就是,量子世界的“聖杯”,他和他的團隊終將捧起。
一個(ge) 真正的科學家,必須保持初心,必須有責任心,必須有無窮的耐心,去理解這個(ge) 宇宙究竟是怎樣的。這是科學探索的動機,也是潘建偉(wei) 教授能成為(wei) 我國優(you) 秀量子物理學家的動機。相信,未來他和他的團隊會(hui) 為(wei) 實現中國科技強國夢,貢獻更大的力量。
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