▲圖表:《自然》發布2017十大科學人物,潘建偉入選。
▲“墨子號”量子科學實驗衛星與阿里量子隱形傳態實驗平臺建立天地鏈路(合成照片,2016年12月9日攝)。新華社記者金立旺攝
無論是在因斯布魯克,還是在家鄉浙江東陽,潘建偉常說起自己“獨處”的經歷,登山曬曬太陽,田野挖挖薺菜,下河摸摸螺螄……他急,為量子科研分秒必爭；但他不“躁”,為維持內心對科學的純粹追逐 “如果大家對科學沒有原始的沖動和興趣的話,我們就很難成為一個真正的創新國家。”潘建偉說1996年,奧地利老城因斯布魯克,一位中國小鎮青年帶著樸素的夢想來到這里,那時他想,一定要在中國建一個國際一流實驗室。
21年后的12月19日,國際頂尖學術期刊《自然》在最新一期的特寫板塊中發布了年度十大人物——在過去一年里對科學產生重大影響的十人,當年的這位青年上榜了。他所帶領的中國量子“夢之隊”,刷新了中國科研工作者在量子科學領域的國際顯示度。
“感謝新時代,感謝偉大的祖國；吾輩當繼續努力前行,不負眾望!”當選后,中國科學技術大學教授、量子通信科學衛星“墨子號”首席科學家潘建偉通過新華社發表感言說。
我們試圖走近這位微觀世界的探夢者,去琢磨和感悟這追夢無懼、潛心默守、踐諾傳承的“量子精神”。
十年一步,追夢無懼
1987年,潘建偉從浙江老家考入中國科學技術大學(以下簡稱中國科大)近代物理系,第一次接觸到了量子力學。
“雙縫實驗中,人沒有看電子時,就不能說它是從哪條縫過去的,這實在太奇怪了。一個人要么在上海,要么在北京,怎么會同時既在上海又在北京呢?”量子世界的奇妙與陌生讓潘建偉陷入苦思,有一次期中考試,他的量子物理甚至差點沒及格。
那一年,他才17歲。
隨著對量子世界的逐漸深入,他認識到,物理學終究是門實驗科學,再奇妙的理論也需要有實驗檢驗。然而,上世紀90年代中國缺乏開展量子實驗的條件。1996年碩士畢業后,潘建偉赴量子科研的重鎮——奧地利因斯布魯克大學攻讀博士學位,師從量子實驗研究的世界級大師塞林格。
1997年,以他為第二作者的論文《實驗量子隱形傳態》在《自然》雜志上發表,該成果公認是量子信息實驗領域的開山之作,被評為年度全球十大科技進展,入選“百年物理學21篇經典論文”。
那一年,他27歲。
量子光源是一種極其微弱的光信號。單光子級的光信號亮度,相當于一根蠟燭在140公里之外的人眼中的強度。要知道,人類肉眼能夠分辨蠟燭光亮的極限距離,大約才700米。
單光子級別的光源能否被地面接收?“就讓我們試試看,大概只需要200萬元,就可以為星地一體量子通信網絡提供實驗支撐。”2007年,潘建偉開始這一實驗,為中國量子團隊“筑夢”。
那一年,他37歲。
在浩瀚的太空,“墨子號”量子科學實驗衛星與地面的量子保密通信“京滬干線”一起,首次搭建起天地一體化廣域量子通信網絡。
3個月前,從中國發出的一聲問好,就這樣跨越了半個地球來到奧地利,實現了歷史上首次洲際量子保密通信。“墨子號”作為近年來重大科技創新成果被寫入黨的十九大報告。
這一年,他已經47歲。
如今,世界首顆量子衛星“墨子號”從太空建立了迄今最遙遠的量子糾纏,證明在1200多公里的尺度上,愛因斯坦都感到匪夷所思的“遙遠地點間的詭異互動”依然存在。世界上第一臺超越早期經典計算機的光量子計算機,在團隊內誕生。目前最大數目的超導量子糾纏和完整測量,發布成果……
量子大廈,破土孕育。
潘建偉還有更大的目標——在地月間建立30萬公里的量子糾纏,檢驗量子物理的理論基礎,并探索引力與時空的結構。未來,希望結合中國在10至15年后的登月計劃,實現Bell不等式檢驗實驗。
在朋友圈,潘建偉曾轉發臉譜公司創始人扎克伯格的演講,并挑出這樣一段話:目標是我們意識到我們是比自己更大的東西的一部分,是我們需要更為之努力的東西。
“只希望到60歲,我能把這個實驗做完。”他說。
于家為國,潛心默守
每次去采訪潘建偉,都可以在中科院量子信息與量子科技創新研究院門廳入口的墻壁上,看到刻著這樣一段話——
“回想自己的一生,經歷過許多坎坷,唯一的希望就是祖國繁榮昌盛,科學發達。我們已經盡了自己的力量,但國家尚未擺脫貧困與落后,尚需當今與后世無私的有為青年再接再厲,繼續努力。”
這段話來自核物理學家趙忠堯。忠堯先生早年曾在歐美留學、工作,1950年頂著政治壓力回國,甚至遭遇生命威脅,最終沖破阻撓回到祖國,奠定了中國原子核能事業的基礎。
第一次見到導師時,賽林格問他:“潘,你的夢想是什么?”“我的夢想是,在中國建一個和這里一樣的世界一流的量子光學實驗室。”
出國之前他曾問前輩,一個這樣的實驗室需要多少錢?前輩說,需要大概800萬元人民幣。對于當時基礎極為薄弱的中國而言,這太貴了。潘建偉于是選擇了“曲線救國”。
他組織科研隊伍、開展實驗室建設,同時與國際先進研究機構保持密切聯系,“國內國外兩邊跑”,在奧地利維也納大學、德國海德堡大學等機構從事合作研究。
一件小事打動了他:他在德國住的時候,樓下有一個賣菜的小店,夫妻倆每年都要休5周的假期。“我們中國的小店主,恐怕不會花這么長的時間去度假。他們的蔬菜賣得很貴,科技帶來的驅動力,使得經濟社會快速發展,幸福平均轉嫁到每一個勞動者身上,這就是科學技術的價值。”潘建偉說。
一個實驗室還遠遠不夠。
他發現,德國有著發達的科學技術和精良的制造業,這些都為德國的經濟發展起了強大的推動作用,而經濟發展最直接的受益者就是普通百姓。科技工作者如果有好的技術,就要盡可能轉化,形成高科技戰略產業,惠及每個人。
“中國從前有個習慣,要么特別重視原理研究,要么特別重視應用研究,中間就會慢慢形成一個‘死亡之谷’。”潘建偉說,今后要加強應用基礎研究,只有形成一個完整的創新鏈條,才能更好地推動量子信息技術的發展。
從3個通信節點,到城域網,再到城際網、甚至洲際線路,一個天地一體的量子通信網絡逐漸成形,為金融、政務等多領域提供了安全保密傳輸的可能性。
“無論是我還是學生,不是為了出國而出國,而是要把最先進的技術學回來,希望有朝一日在國內做出領先的科研成果。”他說,“如果說當年楊振寧和李政道先生證明,中國人在國外可以做很好的‘科學’,那么我們現在證明了,中國人在國內也可以做很好的‘科學和技術’。”
安靜書桌,踐諾傳承
5年前,潘建偉是陳宇翱的證婚人；如今,陳宇翱成了中國“第三代量子人”徐憑的證婚人。這兩位證婚人,見證的不只是婚姻和光陰,更是中國量子科學人薪火相傳的探索精神與堅韌毅力。
量子世界流傳著太多這樣的傳承。
彼時,國內的量子科學研究既沒有經費,也缺乏成熟環境,潘建偉將自己得意弟子陳宇翱、陸朝陽都送到了國際頂尖的實驗室。學成后,不用一句催促,他們又回到了中國。
——這是老師與學生的約定。
“墨子衛星大放異彩,以科學之醇,技術之奇,工程之實,誠然耀眼之星也。”在得知潘建偉當選后,中國科大物理學院原院長、教授劉萬東在朋友圈里這樣寫道。
——這是前輩與后輩的對話。
2007年,潘建偉到美國開會,他與自己的導師也有了一個新的約定:他希望能在2011年開始研制量子衛星,2016年發射。導師說,哪有那么快!于是二人約定,誰先發射,就和對方一起實現量子洲際實驗。“到今年9月29日,我們合作了洲際量子密鑰分發。”
——這是中國與國際的承諾。
當代科研,不太可能是單兵突進,需要持久的合力。在采訪中潘建偉說,量子衛星的研究,集合了中科院上海技術物理研究所、微小衛星創新研究院、光電技術研究所、國家天文臺、紫金山天文臺、國家空間科學中心等單位的“眾智”成城、協同攻關。
科學也不可能是畢其功于一役。
12月19日,上海市徐匯區一家幼兒園家長助教課上,“量子通信是什么”成了主題。孩子們紛紛說,“量子比芝麻還要小”“量子鑰匙不怕被偷”“量子和孫悟空一樣,會分身術和筋斗云”……
孩子們還不知道,這個神話比喻的創造者,正是潘建偉。
再忙,他都會經常走進課堂,為學生們帶來“開學一課”,還創辦了以科普為目的的墨子沙龍。潘建偉說,他一直記得自己在國外留學期間的一個親身經歷。
“我曾到阿爾卑斯山大峽谷,一個很少有外國人到的地方去游歷。一個80多歲、滿頭白發的老太太,坐在輪椅上,問我是干什么的。我說我是做量子物理的。老太太問,你做量子物理的哪一方面?我說是量子信息、量子態隱形傳輸,就像時空穿越里面的東西。萬萬沒想到,老太太說:‘我讀過你在《自然》雜志上發表的那篇文章。’”
一位80多歲的老太太,仍然出于興趣驅動自己研讀艱澀難懂的科學期刊,這是一種天生的好奇心驅使。“如果大家對科學沒有原始的沖動和興趣的話,我們就很難成為一個真正的創新國家。”潘建偉說。
無論是在因斯布魯克,還是在家鄉浙江東陽,潘建偉常說起自己“獨處”的經歷,登山曬曬太陽,田野挖挖薺菜,下河摸摸螺螄……他急,為量子科研分秒必爭；但他不“躁”,為維持內心對科學的純粹追逐。
在一個安靜的環境里,蕩滌浮躁,人們充滿對科學的尊敬,思想沒有桎梏,人們耐心地按照自己的興趣行事。科學,潘建偉的心靈家園,他要把這個送給所有人。（周琳、徐海濤）
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