潘建伟：与量子纠缠的人生

“上帝掷骰子吗？”困扰爱因斯坦的量子物理学的核心奥秘也让潘剑伟经常集中精力思考，在他的额头上刻下两道深深的皱纹。

自从潘剑伟第一次意识到量子世界的神秘本质并沉迷其中以来，已经过去了20多年。对于为什么会有像量子叠加和量子纠缠这样奇怪的现象，没有答案。然而，他一直致力于利用奇怪的量子特性来制作不可破译的密码，开发安全通信，以及开发功能强大的量子计算机...

世界上第一颗量子卫星墨子已经建立了距离太空最远的量子纠缠，证明爱因斯坦认为奇怪的“遥远地方之间奇怪的相互作用”仍然存在于1200多公里的范围内。作为量子卫星的首席科学家，潘剑伟有一个更大的目标——在地球和月球之间建立30万公里的量子纠缠，检验量子物理的理论基础，探索引力和时空结构。

在很多人的眼里，潘剑伟是一个传奇:29岁时，他在量子隐形传态方面的研究成果，加上伦琴对X射线的发现、爱因斯坦建立相对论以及其他影响世界的重大研究成果，被《自然》评为“一个世纪21篇物理学经典论文”。31岁，中国科技大学教授；41岁时，他成为当时中国最年轻的院士。45岁，获得国家自然科学一等奖...

何曾多次获奖，他说获奖很麻烦，容易被批评。他是中国科学家中的明星，也是媒体追逐的目标，但他不想成为明星，只想让科学受到中国人民的关注。

起源困扰

潘剑伟1970年3月出生于浙江东阳，从小成绩优异。父母从不限制他，让他做他感兴趣的事情。1987年，他被中国科技大学现代物理系录取。他对大学生活最深刻的印象是，他的同学睡觉和学习都比早起、喝茶和熬夜学习晚。

2016年5月28日，量子科学实验卫星首席科学家潘建伟院士在上海量子保密通信综合控制中心展示了用于远程保密通信的实用量子通信产品。新华社记者蔡洋

他的大学同学、现任暗物质卫星科学应用系统总工程师吴健回忆说，潘剑伟是一个非常有趣的人。他剃了潘剑伟的头发，有点像马桶盖，但潘并不生气。除了学习，潘剑伟也很享受生活。有一次，他和他的同学去水库摸一盆蜗牛，回来在宿舍做饭。

1990年，潘剑伟第一次接触到量子力学。当时，他很好地学习了经典力学、电动力学和统计力学，但他根本不懂量子力学。他在量子力学期中考试中差点不及格。

“在双缝实验中，当一个人没有‘看见’电子时，他不能说出它是从哪个缝穿过的。这真的很奇怪。这是错误的。一个人不是在上海就是在北京，他怎么能同时在上海和北京呢？”量子世界的陌生和陌生让潘剑伟陷入了这样一场斗争。

现在回想起来，潘剑伟认为这是最好的现象。“量子力学的创始人之一玻尔说，如果你在学习量子力学后没有感到奇怪、不可思议和困惑，那你就根本不明白。”

量子世界越古怪，潘剑伟就越想了解它。因此，他选择了与量子“纠缠”。

他意识到物理学毕竟是一门实验科学，如果没有更好的理论可以通过实验来检验，那将只是一句空话。然而，中国在20世纪90年代缺乏进行量子实验的条件。1996年硕士毕业后，潘建伟去奥地利因斯布鲁克大学攻读博士学位，师从世界级量子实验研究大师塞林格。

一个理论物理学的硕士学位想要很快进入实验量子物理学的前沿，困难是可以想象的。为了尽快掌握要领，潘剑伟几乎在实验室里呆了一整天。

塞林格在接受新华社记者采访时表示，潘剑伟第一次来攻读博士学位时从未做过任何实验，但他在实验方面很有天赋。“我派他和一个团队去做量子隐形传态的实验。这是一个非常复杂的实验。他立即接受并投入其中，对实验充满热情。过了一会儿，他成了实验的领导者。”

在老师的眼里，当实验有问题时，潘剑伟从不退缩，把困难看作是上楼的动力。每个人总是听他说“情况很好”。这个非常乐观的人总能找到解决问题的办法，每个人都喜欢他。

量子卫星与阿里站建立联系。(由中国科学院提供)

“毫无疑问，他现在是世界上这个领域最好的科学家，我为他感到骄傲。”塞林格说，“我也鼓励他回到中国发展。这里有很好的机会。中国在量子通信领域已经进入世界先进行列，这在很大程度上是潘剑伟努力的结果。”

做一盘“量子美食”

在掌握了先进的量子技术之后，潘剑伟迫切希望中国能够抓住这个机遇，在信息技术领域迎头赶上，抢占先机。

自1997年以来，他每年都回HKUST度假讲学，为中国在量子信息领域的发展提出建议，并推动研究人员进入该领域。2001年，他获得了中国科学院和中国国家自然科学基金的资助，并在HKUST建立了量子物理和量子信息实验室。

量子信息研究整合了多个学科。要想取得突破，需要不同学科背景的人才。擅长烹饪的潘剑伟知道一道好菜需要各种各样的好原料。

潘剑伟将来自不同学术背景的年轻人送到国外，在德国、英国、美国、瑞士、奥地利等国家学习和锻炼。这样，他的团队掌握了世界上最好的冷原子技术，最好的精密测量技术，最好的多光子纠缠操纵技术...

近年来，潘剑伟团队在《自然》、《科学》、《物理评论快报》等国际主要学术期刊上发表了约200篇论文，被广泛引用。

科学带来内心的平静

实验中不可避免地会有令人沮丧的时候。但潘剑伟表示，做自己喜欢的事需要耐心，欲速则不达。“我愿意一步一步地学习和工作。当然，我很高兴成功了。如果你没有成功或感到失落，再试一次。关键是享受这个过程的乐趣。”

追求量子物理的秘密可以让人感到平静和安宁，就像在阳光明媚的春天走在绿草上一样他说。

潘剑伟是爱因斯坦的崇拜者。他在大学时喜欢读爱因斯坦的文集。“爱因斯坦的散文是最深刻、最美丽的。对我来说，这是大自然的声音。”

“研究量子物理影响了我的性格和思想。在牛顿力学中，0和1，黑色或白色，要么绝对正确，要么绝对错误。但是量子力学告诉我们，对与错、好与坏很难定义，然后人们变得宽容了。”

在繁忙的工作中，潘剑伟参加了许多科普活动，创办了以科普为目标的墨子沙龙。他说:“建设创新型国家，必须培养公众的科学兴趣，提高公众的科学素养。否则，我们无法建设一个真正创新的国家。”

物理学的“皇冠上的珍珠”

时光飞逝。量子世界一如既往的奇怪和难以捉摸。神奇的量子纠缠能在时间和空间中无限延续吗？

“至少现在理论是这样的，但是量子纠缠可能会受到重力的影响，质量会下降。然而，通过不断扩大量子纠缠分布的距离，并在实验中探索量子物理和相对论之间的边界，我们可以对时空结构和引力进行前瞻性的研究。”潘剑伟说道。

接下来，潘剑伟希望在地球和月球的拉格朗日点放置一个纠缠光源，将量子纠缠分布到地球和月球上。通过30万公里以上的纠缠分布，我们可以观察到其性质的变化，并在实验上验证相关理论。

"我今年47岁，希望在60岁左右退休前完成这项实验。"他说。

如果这个梦想能够实现，潘剑伟将赢得这一领域的“皇冠上的明珠”。

潘剑伟认为，发展量子通信和量子计算技术是国家的主要需求，理解量子世界中最奇怪的问题是他义不容辞的责任，这是他内心的驱动力。

“为什么量子力学如此奇怪？这个基本问题根本没有解决。我们可能还在起点上。对我来说，为什么会有量子纠缠是我从未忘记的最深刻的事情。我会继续实验，将来可能会发现。”潘剑伟说道。

他还认为科学理论和实用技术不应该分开。他愿意尽一切努力促进量子技术的发展。“量子手段可以用来做很多事情，比如原子钟、精确测量，甚至癌症的早期诊断。操纵量子阱将给人类带来巨大的利益。”潘剑伟说道。