记潘建伟院士：量子世界的“中国耕者”

潘剑伟院士(中)在实验室工作。刘爱华摄影

在合肥中国科技大学的校园里，最近很少见到合肥科技大学副校长潘剑伟院士。作为量子科学实验卫星项目的负责人，他在上海浦东的中国科学技术大学上海研究所花了更多的时间，与同事们一起按计划在2016年发射卫星。

45岁的潘剑伟(音译)在本科时就认识了昆腾，从那时起，他已经和昆腾打交道20多年了。

在中国建设世界领先的量子光学实验室

1987年，他被中国科技大学的潘剑伟录取，并第一次被量子力学中的奥秘所吸引。毕业后，潘剑伟继续攻读基础量子理论方向的理论物理硕士学位。随着研究的深入，潘剑伟意识到量子理论中的各种悬念都需要复杂的实验技术来验证，所以他选择了代表世界研究水平的国外大学攻读硕士学位。

1996年，潘剑伟来到因斯布鲁克大学。我们第一次见面时，我们的导师塞林格问他，“你的梦想是什么？”“我想在中国建立一个像你们这样的世界领先的量子光学实验室。”一年后，潘剑伟和他的同事发表了第一篇关于“自然”实现量子隐形传态的学术论文。这项成就被认为是量子信息实验领域的第一项工作。它被美国物理学会、欧洲物理学会和科学杂志评为年度十大进步，并被《自然》评选为“一个世纪21篇物理学经典论文”。此后，潘剑伟在世界上首次完成了量子纠缠交换、三光子和四光子纠缠及其非局域化测试、量子纠缠提纯等重要实验。

此时，量子信息已经被国际科技界预测为一门将对未来信息技术和人类社会生活产生革命性影响的新学科。然而，有些人甚至认为这在中国是伪科学。每年，潘剑伟都会在假期回到HKUST讲学。通过各种渠道，他和他的前任为中国在量子信息领域的发展提出了建议。2001年，潘建伟获得了中国科学院和国家自然科学基金的资助。在导师张永德教授和现代物理系同事的支持下，他白手起家建立了一个实验室。

带领中国队成为世界强队

2001年，国内研究水平和人才储备非常薄弱。像“候鸟”一样，潘剑伟回到欧洲继续合作研究，同时指导国内研究生建立实验室。在不到一年的时间里，国内研究团队作为第一个单位，在《物理评论快报》上发表了七篇论文。2004年，《自然》杂志发表了他们的第一个成果，即利用五光子纠缠和开放终端实现量子态的隐形传送。这项成果还被列入欧洲物理学会和美国物理学会的年度国际物理重大进展，这在中国科学家中尚属首次。

量子信息是计算机、信息科学和量子物理相结合产生的交叉学科。它需要不同学科的人才、技术和高强度的资金支持。在快速推进国内实验室建设的同时，潘剑伟继续在欧洲从事冷原子量子调控的研究和合作研究。通过从国内招收研究生和博士后，派遣学生到国际先进团体学习，培养了该领域的研究力量，完成了轻、冷原子量子信息技术人才和技术的必要积累。潘剑伟的人才分布始于中国科技大学，辐射了奥地利因斯布鲁克大学、英国剑桥大学、德国马克斯·普朗克量子光学研究所、瑞士日内瓦大学和美国斯坦福大学的人才。

2008年，潘剑伟团队整体重返中国科技大学。以陈玉傲、陆朝扬、张强、赵波为代表的一批优秀青年学者组成了一支强大的研究队伍。他们首次用五光子纠缠和开放终端实现了量子态的隐形传态。首次实现了具有存储和读出功能的纠缠交换。八光子薛定谔猫态的首次实现:首次利用八光子纠缠实现了拓扑量子纠错。首次实现了100公里量级的*空间量子隐形传态和纠缠分布。首次实现了多*度量子隐形传态。首次实现量子机器学习算法…《自然》杂志在报道潘剑伟团队的成就时评论道:“在量子通信领域，中国已经从一个不起眼的国家发展成为一个世界强国，领先于欧洲和北美。”

构建中国的量子通信系统

"科学家应该进行创新，为国家服务。"潘建伟的科学研究有一个清晰的路线图:从最初实现本地量子通信网络到实现全球量子通信网络，实现多个水平和垂直方向，确保信息传输的绝对安全；通过量子计算研究，可以实现大数据时代的有效信息挖掘。通过量子精密测量研究，实现了新一代定位导航...

早在2008年秋，潘剑伟团队就在合肥建立了世界上第一个光量子电话网络，实现了“一次性、一密”加密方式的实时网络通话，真正实现了“电话互联、实时语音加密、牢不可破”的量子安全电话网络系统。2012年和2014年，潘建伟团队分别建成了全球最大的量子通信网络——“合肥城域量子通信实验示范网”和“济南量子通信实验网”，标志着大容量城域量子通信网络技术的成熟。2012年底，潘剑伟团队的量子通信设备在北京投入正常运行，为十八大等重大政治活动提供信息安全保障。

2014年1月，中国科学院依托中国科技大学的研究实力，成立了量子信息与量子科技前沿英才中心。同时，通过整合研究所、南京大学、国防大学等高校相关研究所的优质资源，在教育部的支持下，成立了量子信息与量子科技前沿协同创新中心，潘剑伟分别担任中心主任。他说:“我们希望能够瞄准世界科学前沿和国家的主要需求，为国家经济发展和社会进步做出贡献。”

目前，1000公里光纤量子通信骨干工程“京沪干线”工程正在稳步建设中。连接北京和上海的高度可靠、可扩展的广域光纤量子通信网络将于2016年底建成。同时，潘剑伟团队将牵头实施中国科学院科技战略试点项目，并将于2016年发射首颗“量子科学实验卫星”，旨在实现高速星地量子通信，并在地面接入城域量子通信网络，初步构建中国广域量子通信系统。(记者陈丽、通讯员刘爱华)

(原标题:创新之路，科学家潘剑伟:量子世界中的中国千鸟)