潘建偉:量子世界裡的領跑者

物理 潘建偉 量子計算 宇宙 科協改革進行時 2017-06-07

47歲的潘建偉再一次站在聚光燈下。

潘建偉:量子世界裡的領跑者

5月3日,他代表團隊在上海宣佈,成功研製出世界首臺超越早期經典計算機的光量子計算機,並首次實現了10個超導量子比特的高精度操縱,為邁入量子計算時代奠定了堅實的技術基礎。

從小就是個“搗蛋鬼”

27歲入選美國《科學》雜誌“年度全球十大科技進展”;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歲當選為中國科學院院士;42歲斬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……

中國科學院院士、中國科學技術大學常務副校長潘建偉的這份履歷,在大多數人眼裡充滿了無數的驚歎號。

然而更讓人深感意外的是,1970年3月出生在浙江東陽的潘建偉,在他母親的眼裡,其實從小就是個“搗蛋鬼”,“男孩愛乾的事兒一件不落,喜歡挖野菜、釣魚、游泳”。幸運的是,父母從小就很重視對他能力的培養,從不限制他做什麼,讓他可以做自己感興趣的事。

後來在德國留學的時候,他依然喜歡在田野裡挖野菜,回家做給妻子和女兒吃,儼然是一個野菜大廚。至今,每當思考問題到最艱苦的時候,他都會去林間散步,還喜歡撿掉落在地上的樹枝來聞,和自然近距離接觸。

大學時期,“充滿悖論”的量子疊加態問題引起了潘建偉的濃厚興趣。當時,他怎麼也想不明白為什麼會有量子疊加態。於是,期中考試的時候,他差點沒考及格。因為他一直在想量子疊加態的問題,就沒辦法好好聽別的課了。從那時候開始,為了搞明白量子疊加態的問題,潘建偉開始學習量子力學。

1987年至1995年,在獲得中國科技大學理論物理學士和碩士學位後,潘建偉於1996年來到奧地利維也納大學攻讀博士學位,導師是量子力學的世界級大師塞林格。他從老師那裡不斷地獲取量子信息前沿領域的最新知識,同時敏銳地洞察到這一學科未來必有大的發展,便及時追蹤國際前沿,走出了自己的研究道路。

潘建偉清晰地記得,1996年當他在奧地利因斯布魯克大學第一次見到這位導師時,塞林格教授問道:“你的夢想是什麼?”他的答案脫口而出:“我要在中國建一個世界一流的量子物理實驗室。

潘建偉:量子世界裡的領跑者

做量子世界“領跑者”

在名師引領下,潘建偉開始在量子信息領域迅跑。1997年,他就與同事合作在《自然》雜誌上發表論文,宣佈在實驗中實現了量子態隱形傳輸,這被公認為量子信息實驗領域的開山之作,《科學》雜誌將其列為年度全球十大科技進展。這一年,他年僅27歲。

儘管有這樣傲人的成績,但當1999年博士畢業的潘建偉準備回國工作時,卻發現在國內申請科研經費比較困難。因為那時量子信息研究在國內還是一片空白,不僅不被承認,甚至還被認為是偽科學。

“量子信息實驗需要經費不菲,得不到支持就很難開展工作。”潘建偉無奈之下,申請了幾個國外大學的教職。就在這時,“量子態隱形傳輸”同“愛因斯坦建立相對論”等重大成果一起,被《自然》雜誌選為“百年物理學21篇經典論文”。消息傳到國內,潘建偉提交的科研項目申請終於獲得批准。

“過去,我們在科研領域常常扮演追隨者和模仿者的角色,研究方向的選定、科研項目的設立都先要看看國際上有沒有人做過。”2001年在母校中國科大開始組建實驗室時,潘建偉就暗下決心,“量子信息是一個全新的學科,我們必須學會和習慣做領跑者和引領者”。

2016年8月16日凌晨,我國成功發射了世界首顆量子科學試驗衛星“墨子號”,標誌著中國在量子通訊領域領跑全球。那天全程觀摩完發射後,這個項目的首席科學家潘建偉激動得像個孩子,緊緊擁抱著團隊的其他人,眼淚都快掉下來了。

潘建偉:量子世界裡的領跑者

瞄準“量子稱霸”目標

“嗅每一片落葉的味道,對世界保持著孩童般的好奇。"

“只是和科學糾纏,保持與名利的距離。"

“站在世界的最前排與宇宙對話,以先賢的名義,做前無古人的事業。”

今年2月,潘建偉登上“感動中國2016年度人物”領獎臺,這是評委會給他的頒獎詞。

潘建偉:量子世界裡的領跑者

正是保持著對科學的初心和對自然最初的好奇,潘建偉最終得以成為量子力學領域裡的領跑者。但如今,他的勃勃雄心並沒有就此止步,而是早已瞄準了更高的要求。

“目前我們實現的只是其中的第一步,但這一小步卻是重要的一步。”潘建偉介紹說,在量子計算基礎研究領域,就計算能力而言,科學界有三個達成共識的指標性節點:第一步超越首臺經典計算機,第二步超越商用CPU,第三步超越超級計算機。

“要造出有一定應用價值的量子計算機,還需要10到20年的努力。”潘建偉給自己定的新目標是,要在今年底實現大約20個光量子比特的操縱,同時製備出20個超導量子比特樣品;到2020年做到45至50個光量子比特的操縱,最終實現量子計算超越經典超級計算機的“量子稱霸”目標。

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