10月4日，瑞典皇家科學(xué)院宣布，將2022年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)授予法國(guó)科學(xué)家阿蘭·阿斯佩、美國(guó)科學(xué)家約翰·克勞澤和奧地利科學(xué)家安東·塞林格，以表彰他們?yōu)榧m纏光子實(shí)驗(yàn)、證明違反貝爾不等式和開(kāi)創(chuàng)性的量子信息科學(xué)所作出的貢獻(xiàn)。

得知諾獎(jiǎng)再次授予量子科技領(lǐng)域的研究者，中國(guó)科技大學(xué)常務(wù)副校長(zhǎng)、中科院院士潘建偉感到非常振奮。

他說(shuō)：“一方面，量子科技領(lǐng)域得到了肯定；另一方面，頒獎(jiǎng)委員會(huì)在介紹獲獎(jiǎng)?wù)叩墓ぷ鲿r(shí)，提到了很多中國(guó)科學(xué)家所做的工作。我們覺(jué)得，為了這個(gè)領(lǐng)域的發(fā)展，中國(guó)科學(xué)家也作出了杰出貢獻(xiàn)。”

潘建偉在中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)的辦公室內(nèi)與“墨子號(hào)”量子衛(wèi)星模型合影。新華社記者 張端 攝

他們是第二次量子信息革命的領(lǐng)路人

對(duì)普通人來(lái)說(shuō)，關(guān)于量子的學(xué)說(shuō)都顯得高深莫測(cè)。事實(shí)上，20世紀(jì)初建立的量子力學(xué)是人類(lèi)歷史上最偉大的科學(xué)革命之一。

量子科技可以在保障信息安全、提高運(yùn)算速度、提升測(cè)量精度等方面突破經(jīng)典技術(shù)的瓶頸，成為信息、能源、材料和生命等領(lǐng)域重大技術(shù)創(chuàng)新的源泉，為保障國(guó)家安全和支撐國(guó)民經(jīng)濟(jì)高質(zhì)量發(fā)展提供核心戰(zhàn)略力量。

剛剛獲獎(jiǎng)的三位科學(xué)家，是最早開(kāi)展量子物理實(shí)驗(yàn)研究的人。

“這三位科學(xué)家早就應(yīng)該獲諾獎(jiǎng)了，2010年，他們就因?yàn)榱孔恿W(xué)非定域性檢驗(yàn)和推動(dòng)了光量子信息的處理，得到了沃爾夫獎(jiǎng)的肯定。”潘建偉說(shuō)。

“他們是第二次量子信息革命的領(lǐng)路人，是量子信息科學(xué)重要的先驅(qū)。”南京大學(xué)教授馬小松是安東·塞林格的學(xué)生，他認(rèn)為，這三位科學(xué)家獲得諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)實(shí)至名歸。

“在量子信息領(lǐng)域中，量子網(wǎng)絡(luò)的非局域性驗(yàn)證、量子隱態(tài)傳輸、遠(yuǎn)距離量子隱態(tài)傳輸?shù)龋际怯蛇@三位量子信息科學(xué)先驅(qū)開(kāi)創(chuàng)的。”馬小松介紹。

讓人高興的是，在這些研究工作中，中國(guó)科學(xué)家也作出了重要貢獻(xiàn)。作為安東·塞林格的學(xué)生，頒獎(jiǎng)委員會(huì)提到的安東·塞林格的研究工作，潘建偉院士是最主要的參與者之一。

“頒獎(jiǎng)委員會(huì)提到了我導(dǎo)師安東·塞林格的四篇量子通信實(shí)驗(yàn)文章。我是其中兩篇文章的第一作者，兩篇文章的第二作者。”潘建偉說(shuō)。

同時(shí)，“頒獎(jiǎng)委員會(huì)還提了另外三篇文章，而這三篇文章都是中國(guó)科學(xué)家獨(dú)立開(kāi)展的研究工作。所以，從這一點(diǎn)講，我不僅是加入了塞林格的研究團(tuán)隊(duì)，也參與了開(kāi)創(chuàng)量子信息物理學(xué)這個(gè)領(lǐng)域，我感到很幸運(yùn)。”潘建偉說(shuō)。

更重要的是，“在把獲獎(jiǎng)科學(xué)家的夢(mèng)想變成現(xiàn)實(shí)的過(guò)程中，中國(guó)科學(xué)家也作出了很大的貢獻(xiàn)。”在這方面的成績(jī)讓潘建偉感到很驕傲。

塞林格成功預(yù)見(jiàn)到一個(gè)新領(lǐng)域即將誕生

談到自己的導(dǎo)師安東·塞林格，潘建偉的第一印象是他非常知人善任。

“剛到導(dǎo)師團(tuán)隊(duì)的時(shí)候，我沒(méi)有做實(shí)驗(yàn)的經(jīng)歷。面對(duì)這種情況，一般的導(dǎo)師都會(huì)比較猶豫，不會(huì)讓一個(gè)搞理論的人去做實(shí)驗(yàn)。但是，因?yàn)槲覍?dǎo)師自己也有做理論的背景，所以他也很高興，同意我去做實(shí)驗(yàn)工作。”潘建偉說(shuō)。

同時(shí)，安東·塞林格也能夠尊重學(xué)生的選擇，并加以適當(dāng)?shù)囊龑?dǎo)，讓學(xué)生實(shí)現(xiàn)自己的夢(mèng)想。“從這個(gè)角度講，他又是一位非常好的老師。”

“塞林格老師很有遠(yuǎn)見(jiàn)，他成功預(yù)見(jiàn)到一個(gè)新領(lǐng)域即將誕生。”潘建偉記得很清楚，歐洲第一個(gè)關(guān)于量子信息的歐盟聯(lián)合課題，就是在塞林格的主導(dǎo)下設(shè)立的，“我看到他的項(xiàng)目申請(qǐng)書(shū)是1996年”。

2005年至2012年，馬小松在安東·塞林格教授的指導(dǎo)下，開(kāi)展量子物理學(xué)領(lǐng)域相關(guān)研究。

“量子物理學(xué)的實(shí)驗(yàn)漫長(zhǎng)而又充滿不確定，每一次實(shí)驗(yàn)的成功都要經(jīng)歷無(wú)數(shù)次失敗，這是一個(gè)慢慢精進(jìn)的過(guò)程，需要長(zhǎng)時(shí)間的磨煉。在整個(gè)研究過(guò)程中，安東·塞林格教授一直保持著對(duì)這個(gè)學(xué)科的無(wú)比熱愛(ài)。同時(shí)，他也非常關(guān)心年輕人的成長(zhǎng)，經(jīng)常鼓勵(lì)我們，包括潘建偉院士。”馬小松說(shuō)。

三周前的一次學(xué)術(shù)會(huì)議上，安東·塞林格告訴馬小松，他剛剛從奧地利科學(xué)院院長(zhǎng)職位退休，又回到了他熱愛(ài)的科研工作崗位，繼續(xù)從事科學(xué)研究，感到非常激動(dòng)。

我國(guó)有一批具有重要國(guó)際影響力的成果

近年來(lái)，我國(guó)也高度重視量子信息科技的發(fā)展，在量子信息科技領(lǐng)域突破了一系列重要科學(xué)問(wèn)題和關(guān)鍵核心技術(shù)，產(chǎn)出了一批具有重要國(guó)際影響力的成果。

“總體而言，我國(guó)在量子通信的研究和應(yīng)用方面處于國(guó)際領(lǐng)先地位，在量子計(jì)算方面與發(fā)達(dá)國(guó)家處于同一水平線，在量子精密測(cè)量方面發(fā)展迅速。”潘建偉說(shuō)。

他表示，量子通信的發(fā)展目標(biāo)是構(gòu)建全球范圍的廣域量子通信網(wǎng)絡(luò)體系。通過(guò)光纖實(shí)現(xiàn)城域量子通信網(wǎng)絡(luò)、通過(guò)中繼器實(shí)現(xiàn)鄰近兩個(gè)城市之間的連接、通過(guò)衛(wèi)星平臺(tái)的中轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)遙遠(yuǎn)區(qū)域之間的連接，是廣域量子通信網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展路線。

我國(guó)的城域量子通信技術(shù)已初步滿足實(shí)用化要求，我國(guó)建成了國(guó)際上首條遠(yuǎn)距離光纖量子保密通信骨干網(wǎng)“京滬干線”，在金融、政務(wù)、電力等領(lǐng)域開(kāi)展遠(yuǎn)距離量子保密通信的技術(shù)驗(yàn)證與應(yīng)用示范。在衛(wèi)星量子通信方面，我國(guó)研制并發(fā)射了世界首顆量子科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星“墨子號(hào)”，在國(guó)際上率先實(shí)現(xiàn)了星地量子通信，首次實(shí)現(xiàn)了洲際量子通信，充分驗(yàn)證了基于衛(wèi)星平臺(tái)實(shí)現(xiàn)全球化量子通信的可行性。

量子計(jì)算研究的核心任務(wù)是多量子比特的相干操縱。當(dāng)前，量子計(jì)算研究已經(jīng)實(shí)現(xiàn)“量子優(yōu)越性”，即量子計(jì)算機(jī)對(duì)特定問(wèn)題的計(jì)算能力超越傳統(tǒng)超級(jí)計(jì)算機(jī)，達(dá)到這一目標(biāo)需要約50個(gè)量子比特的相干操縱。

2020年，潘建偉和陸朝陽(yáng)等學(xué)者研制成功76個(gè)光子的量子計(jì)算原型機(jī)“九章”，推動(dòng)了全球量子計(jì)算的前沿研究達(dá)到一個(gè)新高度，繼谷歌“懸鈴木”量子計(jì)算機(jī)之后，我國(guó)首次成功實(shí)現(xiàn)“量子計(jì)算優(yōu)越性”的里程碑式突破。

然而，“我國(guó)在量子精密測(cè)量領(lǐng)域起步較晚，整體上相比發(fā)達(dá)國(guó)家存在一定的差距，但近年來(lái)已經(jīng)迅速縮小了差距，在若干研究方向上與公開(kāi)報(bào)道的國(guó)際最高水平相當(dāng)。”潘建偉說(shuō)。