潘建偉:全球量子通信時代即將到來


潘建偉:全球量子通信時代即將到來

當前,慶祝中華人民共和國成立70週年大型成就展正在北京展覽館舉行。

潘建偉:全球量子通信時代即將到來

10月10日,記者走進展廳,彷彿穿越了時光隧道,“屹立東方”“改革開放”“走向復興”“人間正道”等四個篇章,將新中國70年偉大成就濃縮其中,展現了中華民族偉大復興的壯美身影和鏗鏘腳步。

在這一舉世矚目的大型成就展中,中國科學技術大學常務副校長、中國科學院院士潘建偉的名字,出現在2009年至2019年“英雄模範人物”牆上;他主導的“墨子號”“京滬幹線”成果也在成果展中亮相,展現了中國量子通信“領跑”全球的實力。

潘建偉:全球量子通信時代即將到來

“這裡展示的是中國自主研製的世界首顆量子科學實驗衛星‘墨子號’。”隨著講解員的解說,北京展覽館內不少觀眾圍了上來,仔細欣賞著“墨子號”衛星模型。

“墨子號”由中國科學技術大學潘建偉院士團隊主導研製,2016年8月發射成功,在世界上首次實現衛星和地面之間的量子保密通信。

2017年9月29日,由潘建偉團隊牽頭建設的世界首條千公里級量子保密通信“京滬幹線”正式開通,“墨子號”牽手“京滬幹線”構建出天地一體化廣域量子通信網絡雛形,使洲際量子通信成為現實,標誌著中國量子通信研究在國際上達到全面領先的優勢地位。

3年來,“墨子號”先後被寫進2017年新年賀詞和十九大報告,成為安徽創新發展的傑出代表。

“當前,量子力學已從最基礎的研究出發,慢慢發展成精緻的技術,變成了實用化研究。實用化發展起來的技術,又可用於支撐量子力學非定域性檢驗研究和量子引力檢驗。因此,對基礎研究的肯定,無論何時都不過分。”潘建偉說。

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潘建偉是國際量子信息實驗研究領域的開拓者,他突破量子信息處理關鍵技術,解決量子保密通信在現實條件下的安全性問題;牽頭研製成功國際上首顆量子科學實驗衛星“墨子號”,主導完成量子保密通信“京滬幹線”技術驗證機應用示範項目,構建了首個空地一體的廣域量子保密通信網絡雛形,使我國量子保密通信的實驗研究和應用研究處於國際領先水平;獲國家自然科學獎一等獎、軍隊科技進步獎一等獎,榮獲改革先鋒、最美奮鬥者等稱號。

“你的夢想是什麼?”“我要在中國建一個世界一流的量子物理實驗室。”1996年,奧地利,時年26歲的潘建偉,第一次在因斯布魯克大學見到導師塞林格教授,就確立了科技報國的理想。

潘建偉坦言,現在回想起來,當時真有點“初生牛犢不怕虎”的味道,但的確反映了他們那一代人希望改變我國科技領域在國際上長期處於跟隨水平的迫切心情。1999年,潘建偉參與完成的量子態隱形輸送的研究成果,被《自然》雜誌評為“百年物理學21篇經典論文”。

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2001年,潘建偉學成回國,在中科大組建團隊。歸國之初,面對幼小的女兒提出“為什麼要回國?”的問題時,他堅定地說:“我們是中國人,要為祖國做點事!”塞林格教授透露,他曾多次來過合肥,第一次來的時候,潘建偉還沒有自己的實驗室,但現在他的實驗室越來越大,取得的成果越來越多,這些發展真奇妙。

“中國實驗室現在有最好的工作人員,也有很好的設備”。“剛回國的時候,中科院、基金委給了690萬元的經費支持,這在當時是筆鉅款。”潘建偉透露,正是因為有了這筆鉅款,他們團隊才順利地開展了一些比較有意義、小而精的前瞻性研究。

現在,我國對量子科技越來越重視,投入也越來越多。“國家的經費支持強度夠了,我國能源費用相對較低,加上我們自己又比較努力,所以在量子通信等一些方向上走到了國際前沿。”潘建偉說。

首次實現5光子糾纏和終端開放的量子態隱形傳輸;首次實現18個量子比特糾纏;首次實現高維度量子隱形傳態……20多年來,潘建偉院士和他的團隊成員彭承志、陳宇翱、陸朝陽等一直在量子信息技術領域辛勤耕耘,在量子信息技術領域取得的一系列重大成果,不僅讓中國“全面領跑”世界量子通信研究,使中國贏得了巨大國際聲譽,更是提振了中國科學家自主創新的信心。

這是一個里程碑式的實驗,第一次探索了來自星光的量子現象。不久前,潘建偉團隊與國內外科學家合作,在國際上首次實驗觀察到量子點單光子和太陽光之間的雙光子干涉、量子糾纏以及非定域性。

該研究工作把獨立光子之間的量子干涉實驗擴展到相距1.5億公里的兩個獨立光源,首次在天文學尺度上檢驗了量子統計原理的普適性。“不久的將來,技術驗證和安全攻防檢測逐步完成,並形成量子保密通信標準之後,量子保密通信的產業化應用應該會很快,全球量子通信時代也將到來。”潘建偉預測。

9月20日,是中科大校慶日。當天凌晨,國際權威學術期刊《科學》雜誌在線發表了潘建偉團隊的一項重要成果:他們與合作者利用世界首顆量子科學實驗衛星“墨子號”進行實驗檢驗,發現兩個相互糾纏的粒子在經過地球引力不同的區域時並未解開糾纏,排除了“引力致量子退相干”的理論預言。

潘建偉表示:“‘墨子號’的先進技術促成人類歷史上第一次成功地利用量子光學實驗方式,完成了量子理論和引力之間的基礎理論驗證。”

在新中國成立70週年前夕,“最美奮鬥者”表彰大會在京舉行,潘建偉院士榮獲“最美奮鬥者”稱號。“潘老師是國際量子信息實驗研究領域的開拓者,他的愛國情懷和奮鬥精神值得我們年輕學子學習!”中科大博士生方餘強表示。

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近年來,在中科院、基金委、科技部、教育部,特別是在安徽省、合肥市的支持下,中科大多個團隊在量子通信、量子計算領域取得很好的進展,在國際上佔據了一席之地,研究也非常有特色。

在量子精密測量方面,也有幾個團隊取得了較好的成果。隨著時間的推移,安徽在量子科技領域會慢慢形成集聚效應。

“中國從站起來、富起來到強起來,必須依靠科技創新。對於我們來說,就要努力引領量子科技前沿。”潘建偉說。


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