領(lǐng)先一步的科研競(jìng)賽
“現(xiàn)在就是在賽跑。”陳宇翱說，“我們從5光子開始一路領(lǐng)先。國外追趕5光子時(shí)，我們把6光子做出來了。國外現(xiàn)在能做出6光子，我們又做出了8光子。”
1970年出生的潘建偉是一名海歸。1996年從中科大獲得理論物理碩士學(xué)位后，潘建偉進(jìn)入奧地利因斯布魯克大學(xué)，師從塞林格教授，攻讀博士學(xué)位。1997年，他參與的研究論文“實(shí)驗(yàn)量子隱形傳態(tài)”在《自然》雜志發(fā)表，被公認(rèn)為量子信息實(shí)驗(yàn)領(lǐng)域的開山之作，還被美國《科學(xué)》雜志評(píng)為年度全球十大科技進(jìn)展。
“我是論文的第二作者，主要完成了所發(fā)表實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的測(cè)量和處理工作。”潘建偉說，“以這篇論文為起點(diǎn)，量子信息實(shí)驗(yàn)研究隨即進(jìn)入熱門狀態(tài)。”
潘建偉將論文寄給他在中科大讀書時(shí)的老師張永德教授。次年的香山科學(xué)會(huì)議上，兩位中科大教授張永德和郭光燦一起呼吁與國外同步開展量子信息的前沿研究。
1999年，也是潘建偉博士畢業(yè)的年份，他受母校邀請(qǐng)回國，在中科大組建量子物理和量子信息實(shí)驗(yàn)室，并獲得中科院劃撥的400萬元科研經(jīng)費(fèi)。2001年設(shè)備人員都到位，實(shí)驗(yàn)室開張。
在廣泛的國際交流和激烈的國際競(jìng)爭中，這個(gè)年輕的團(tuán)隊(duì)開始嶄露頭角，在量子糾纏方面成績尤為突出：2004年實(shí)現(xiàn)5光子糾纏態(tài)的制備與操縱，2007年實(shí)現(xiàn)對(duì)6光子糾纏態(tài)的操縱，都是世界第一。
今年2月，潘建偉與同事陳宇翱、陸朝陽等成功制備出世界上亮度和純度最佳的8光子糾纏態(tài)，再次刷新光子糾纏態(tài)制備的世界紀(jì)錄。目前，他們正在調(diào)研新的糾纏機(jī)制，有望在今年年底或明年實(shí)現(xiàn)10個(gè)光子的糾纏。
量子糾纏是量子信息處理的核心資源，對(duì)多粒子糾纏的制備與操縱能力代表了我國在量子信息處理方面的國際競(jìng)爭力。基于多光子糾纏操縱的領(lǐng)先優(yōu)勢(shì)，我國量子科學(xué)家們不斷前進(jìn)，實(shí)現(xiàn)了終端開放的量子隱形傳態(tài)、超越經(jīng)典極限的精密測(cè)量以及量子糾錯(cuò)等一系列量子通信、量子計(jì)算、量子模擬以及量子度量學(xué)等方面的重要進(jìn)展，奠定了我國在量子信息領(lǐng)域重要的國際地位。
安全可靠的量子通信
量子通信有著傳統(tǒng)通信方式所不具備的絕對(duì)安全性，在國家安全、金融等信息安全領(lǐng)域有著重大的應(yīng)用價(jià)值和前景。
采訪潘建偉團(tuán)隊(duì)時(shí)，正遇上科技部副部長王志剛來中科大參觀。王志剛在參觀完幾個(gè)量子研究實(shí)驗(yàn)室并使用過量子電話后說：“科技工作要更快地為解決重大問題提供幫助，能轉(zhuǎn)化的先轉(zhuǎn)化，能解決局部問題的先轉(zhuǎn)化。在面向市場(chǎng)面向應(yīng)用時(shí)，考慮沿途下蛋，最后下個(gè)大金蛋。”
不斷進(jìn)步并走向?qū)嵱玫牧孔油ㄐ偶夹g(shù)，正是潘建偉團(tuán)隊(duì)在量子信息的基礎(chǔ)研究中，沿途下的“蛋”。從實(shí)驗(yàn)團(tuán)隊(duì)走出來的產(chǎn)業(yè)化團(tuán)隊(duì)，得到安徽省和山東省的支持，已組建了兩個(gè)量子技術(shù)公司。
“安徽的公司2009年成立，是我國首個(gè)將量子通信產(chǎn)業(yè)化的公司，山東的公司于2010年成立，兩公司各有特色、分工聯(lián)動(dòng)。量子通信的核心產(chǎn)品已經(jīng)通過中試，形成系列產(chǎn)品，正在逐步推向市場(chǎng)。”產(chǎn)業(yè)化團(tuán)隊(duì)的趙勇博士說，現(xiàn)在，合肥和濟(jì)南都已搭建量子通信試驗(yàn)網(wǎng)，合肥建成了46個(gè)節(jié)點(diǎn)，濟(jì)南也將有56個(gè)節(jié)點(diǎn)。
已經(jīng)實(shí)用化的量子通信技術(shù)并不是將傳統(tǒng)信息完全用量子態(tài)傳輸，而是利用量子的研究成果，給傳統(tǒng)信息加上“量子密鑰”。
“古人在信封上用火漆封口，這樣一旦信件被中途竊取拆開，就會(huì)留下泄密的痕跡。”潘建偉說，“量子密鑰在量子通信中的作用就像火漆一樣，但比火漆更徹底。一旦有人試圖打開信件，量子密鑰會(huì)讓信件自毀，并讓使用者知曉。這樣，竊聽者不但竊聽不到量子電話的通話內(nèi)容，還會(huì)暴露自己。所以，從原理上講，量子通信是無條件安全的。”