在1992年的本科畢業(yè)論文中，綽號(hào)“阿爾伯特”的中科大近代物理系學(xué)生潘建偉，選擇站在“偶像”愛因斯坦一邊，集中研究、總結(jié)了量子世界的各種佯謬。此后25年窮極探索，從一張桌子的距離，到千公里級(jí)的“星地穿越”，他所有的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)證明 ：愛因斯坦是錯(cuò)的。
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他培養(yǎng)出數(shù)位“操縱光子的巫師”，從三光子到十光子，一路保持世界領(lǐng)先，將“量子糾纏”進(jìn)行到底；他將“量子隱形傳態(tài)”從科幻世界帶進(jìn)現(xiàn)實(shí)，實(shí)現(xiàn)距離和維度的多次跨越。
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正是借助這些基礎(chǔ)特性，量子保密通信正在中國(guó)率先從夢(mèng)想王國(guó)邁入產(chǎn)業(yè)化軌道；量子計(jì)算機(jī)和量子精密測(cè)量的基礎(chǔ)研究，也日益成為大國(guó)“必爭(zhēng)之地”。至少15年以上的長(zhǎng)遠(yuǎn)目光，令潘建偉團(tuán)隊(duì)在中國(guó)的這些前沿應(yīng)用領(lǐng)域，牢牢占據(jù)主角的位置。
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如今他執(zhí)掌著上億元科研經(jīng)費(fèi)，同時(shí)是國(guó)家領(lǐng)導(dǎo)人和商業(yè)巨頭頻繁的座上賓。他沒(méi)有辜負(fù)20年前的自己——在奧地利，博士導(dǎo)師、量子實(shí)驗(yàn)物理權(quán)威塞林格問(wèn)：“你的夢(mèng)想是什么？”當(dāng)年28歲的潘建偉壯志滿懷地回答：“在中國(guó)建一個(gè)世界一流的量子物理實(shí)驗(yàn)室?！?/p>
2017年6月16日，安徽合肥，潘建偉與“墨子號(hào)”量子衛(wèi)星模型合影
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中國(guó)量子信息領(lǐng)域登上國(guó)際頂級(jí)期刊的論文，近2/3從這里產(chǎn)生，累計(jì)過(guò)百篇；其中，2012年受邀為“物理學(xué)圣經(jīng)”《現(xiàn)代物理評(píng)論》撰寫的長(zhǎng)篇綜述論文，無(wú)可爭(zhēng)議地奠定其在多光子糾纏和干涉領(lǐng)域的國(guó)際領(lǐng)軍地位；2016年“墨子號(hào)”量子衛(wèi)星發(fā)射，隨后量子密鑰分發(fā)、量子隱形傳態(tài)、量子糾纏分發(fā)在1200-1400公里的尺度上實(shí)現(xiàn)，更是吸引國(guó)際科學(xué)界矚目……“潘之隊(duì)”享譽(yù)海外。
獎(jiǎng)項(xiàng)紛至沓來(lái)。2017年12月18日，國(guó)際頂尖學(xué)術(shù)期刊《Nature》（《自然》）發(fā)布年度十大人物，中科大教授潘建偉上榜；不到一個(gè)月，2018年1月10日，潘建偉又在第48屆量子電子物理學(xué)大會(huì)上，獲頒蘭姆獎(jiǎng)（Willis E. Lamb Award），以表彰他在光量子信息前沿研究領(lǐng)域的開創(chuàng)性實(shí)驗(yàn)貢獻(xiàn)。
然而近兩年，潘建偉愈發(fā)意識(shí)到時(shí)間的飛速流逝，因?yàn)閮H僅“世界一流”還不夠，他的目標(biāo)是“百年老店”。年近半百，放在中科院院士里，是絕對(duì)的年輕派，他卻儼然背著一副“思想重?fù)?dān)”。
“百年老店首先要有一種傳統(tǒng)。如果就靠一個(gè)人，可能他在的時(shí)候做得比較好，慢慢他年紀(jì)大了，可能隊(duì)伍就萎縮了?！迸私▊r(shí)不時(shí)催促團(tuán)隊(duì)里的年輕人，趕緊開辟新方向，獨(dú)立開展工作，而不是由他繼續(xù)主導(dǎo)新方向的討論和選定。
“光量子信息處理是我的老本行，盡管我現(xiàn)在親自到實(shí)驗(yàn)室做實(shí)驗(yàn)比較少，但是再怎么做我都知道是在我的那個(gè)shadow（陰影）之下。要是他們?cè)谛碌姆较蛏献龀鲂碌墓ぷ?，在?guó)際上達(dá)到我們?cè)诠饬孔有畔⑻幚眍I(lǐng)域的學(xué)術(shù)地位，才能夠算是真正的成功?！闭f(shuō)這話時(shí)，潘建偉又習(xí)慣性地蹙緊了眉頭。
就像一片森林，每一棵樹都獨(dú)立生長(zhǎng)，又根脈相接?！靶纬裳芯總鹘y(tǒng)很重要，這樣目標(biāo)可以放得更長(zhǎng)遠(yuǎn)，幾十年如一日一直往前走，一代代傳下去，就比較從容、持久，不會(huì)太浮躁?！迸私▊フf(shuō)。
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“朝圣”之路
2016年1月8日，人民大會(huì)堂。潘建偉接過(guò)半個(gè)上身大的紅皮證書——“最具含金量”的國(guó)家自然科學(xué)獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)，頒給“多光子糾纏和干涉度量學(xué)”。41歲成為“最年輕中科院院士”的他，以45歲之齡，領(lǐng)銜中科大微尺度物質(zhì)科學(xué)國(guó)家實(shí)驗(yàn)室五人團(tuán)隊(duì)，刷新中國(guó)自然科學(xué)領(lǐng)域最高獎(jiǎng)的“最年輕獲獎(jiǎng)?wù)摺奔o(jì)錄。
彭承志、陳增兵和他一樣是“70后”。位列項(xiàng)目第三、第四完成人的陳宇翱、陸朝陽(yáng)則是“80后”，兩人都曾是潘建偉在中科大帶的研究生，獲獎(jiǎng)當(dāng)年分別是34歲和33歲，五年前便入選首批“青年千人計(jì)劃”，成為教授。師徒三人先后于2005、2013、2017年斬獲歐洲物理學(xué)會(huì)菲涅爾獎(jiǎng)。該獎(jiǎng)每?jī)赡觐C一次，作為量子電子學(xué)和量子光學(xué)領(lǐng)域青年科學(xué)家的最高榮譽(yù)，專門獎(jiǎng)勵(lì)35歲以下的佼佼者。
量子具有疊加狀態(tài)，糾纏現(xiàn)象是它的基本特性，即使相距遙遠(yuǎn)，一個(gè)粒子的行為也會(huì)影響另一個(gè)的狀態(tài)。通過(guò)量子糾纏，無(wú)需傳輸載體，就可實(shí)現(xiàn)量子遠(yuǎn)距離隱形傳態(tài)。
自誕生以來(lái)，量子力學(xué)素有“男孩物理學(xué)”的戲稱。愛因斯坦1905年提出光量子假說(shuō)，26歲；玻爾1913年提出原子結(jié)構(gòu)理論，28歲；海森堡1925年創(chuàng)立矩陣力學(xué)，1927年提出測(cè)不準(zhǔn)原理，是24歲到26歲。量子力學(xué)奠基人之一波恩在哥廷根的理論班，被人叫作“波恩幼兒園”。
獲獎(jiǎng)兩天后，“潘之隊(duì)”五人排排坐，在中科大上海研究院會(huì)議室，接受媒體集體采訪。回憶這一幕，陸朝陽(yáng)笑說(shuō)，“有幾個(gè)記者非要采訪，問(wèn)了一堆問(wèn)題，我們坐成一排都不說(shuō)話，看著潘老師，有他在我們就可以偷懶一點(diǎn)?！?/p>
就在這次對(duì)話中，潘建偉第一次提出，要把實(shí)驗(yàn)室開成“百年老店”——就像科學(xué)史上如雷貫耳的德國(guó)馬普所、英國(guó)卡文迪許實(shí)驗(yàn)室。陳宇翱和陸朝陽(yáng)正是被推薦到這兩個(gè)實(shí)驗(yàn)室培養(yǎng)，然后歸國(guó)。
現(xiàn)在，幾乎所有世界頂尖實(shí)驗(yàn)室，都向潘建偉團(tuán)隊(duì)敞開國(guó)際交流的大門；一位正在潘建偉團(tuán)隊(duì)交流的中山大學(xué)博士生則告訴我，來(lái)到這里，對(duì)他而言就如同“朝圣”。知乎上，中科大的學(xué)生留言，潘建偉實(shí)驗(yàn)室所招本科生要求之高難望項(xiàng)背，附和者眾。
研究院辦公樓底樓大廳，有兩面石灰?guī)r裝飾墻，愛因斯坦的畫像就掛在“科圣”墨子和“量子理論之父”普朗克之后。轉(zhuǎn)角，玻爾和薛定諤、費(fèi)曼、沈括、張衡等人排成一列。一條緯線，數(shù)條經(jīng)線，分割整個(gè)墻面，每個(gè)畫框的三條邊與這些線條嚴(yán)絲合縫。
“墨子號(hào)”量子衛(wèi)星糾纏源分系統(tǒng)主任設(shè)計(jì)師印娟，主要負(fù)責(zé)1200公里超遠(yuǎn)距離量子糾纏分發(fā)，在2017年6月登上《Science》封面 ? ? ? ?圖/沈煜
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毋庸置疑，這都是潘建偉的手筆?！芭死蠋熅褪亲鍪伦非髽O致的這么一個(gè)人，”陸朝陽(yáng)說(shuō)。到什么地步？走進(jìn)別人的辦公室，他一眼看到墻壁開裂了，“哎？！趕緊叫人來(lái)修一下”；在下水道看到一個(gè)瓶子，也會(huì)向分管基建的副院長(zhǎng)“打小報(bào)告”。
“名人堂”一旁的兩塊立柱，上上下下掛著好幾塊牌子：“量子信息與量子科技前沿協(xié)同創(chuàng)新中心”（教育部“2011計(jì)劃”）、“量子信息與量子科技創(chuàng)新研究院”、“量子保密通信‘京滬干線’上海運(yùn)控中心”、“量子科學(xué)衛(wèi)星實(shí)驗(yàn)中心”、“中國(guó)科學(xué)院-阿里巴巴量子計(jì)算實(shí)驗(yàn)室”。
“墨子”是這一方天地的“守護(hù)神”。不僅僅是量子衛(wèi)星“墨子號(hào)”和“墨子沙龍”，中心以他命名的還有杰出博士后獎(jiǎng)（Micius Research Fellow），早前邀請(qǐng)國(guó)際知名學(xué)者做學(xué)術(shù)交流和訪問(wèn)的項(xiàng)目也被稱為“墨子講壇”（Micius Colloquium）。
“戰(zhàn)國(guó)時(shí)期圣人太多，有些圣人通過(guò)思考就可以達(dá)到人生的追求，知道世界是怎么樣的。孟子批評(píng)墨子，中國(guó)文化慢慢走向儒家，更加和哲學(xué)聯(lián)系在一起，科學(xué)本身在中國(guó)沒(méi)有得到很好的發(fā)展?！痹谝粓?chǎng)“墨子沙龍”報(bào)告中，潘建偉主動(dòng)闡釋以“墨子”命名論壇的原因：“中國(guó)古代就有偉大科學(xué)家，提出的東西上千年后才被西方世界重新發(fā)現(xiàn)?！?/p>
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此間的少年
距今二十多年前，27歲的潘建偉負(fù)笈千里外的奧地利小城因斯布魯克，與導(dǎo)師塞林格共同在國(guó)際上首次實(shí)現(xiàn)單光子自旋態(tài)的量子隱形傳輸，這成為量子信息實(shí)驗(yàn)領(lǐng)域的開山之作。
理論物理出身的他，在選擇導(dǎo)師時(shí)獨(dú)具慧眼，從零起步轉(zhuǎn)向?qū)嶒?yàn)物理。很多年后，他所在的這個(gè)學(xué)科已經(jīng)走出三個(gè)諾貝爾獎(jiǎng)和五個(gè)沃爾夫獎(jiǎng)獲得者，沃爾夫獎(jiǎng)歷來(lái)被視為諾貝爾獎(jiǎng)的風(fēng)向標(biāo)。在這里，潘建偉很快展現(xiàn)出實(shí)驗(yàn)天賦，獨(dú)立想出了量子隱形傳態(tài)的理論方案。
2016年11月28日，在河北興隆觀測(cè)站，“墨子號(hào)”量子科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星過(guò)境，科研人員在做實(shí)驗(yàn)。圖為合成照片，紅色為地面站信標(biāo)光，綠色為衛(wèi)星信標(biāo)光
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當(dāng)他興奮地向?qū)熀屯轮v述這一想法后，他才知道鬧了笑話，限于當(dāng)時(shí)國(guó)內(nèi)較為閉塞的文獻(xiàn)獲取渠道，他竟然不知道這是Bennett等人已經(jīng)提出的方案，而塞林格的實(shí)驗(yàn)室正在做這個(gè)實(shí)驗(yàn)，于是他順勢(shì)參與其中。
1998年寒假前夕，潘建偉回到母校東陽(yáng)中學(xué)做科普?qǐng)?bào)告，介紹國(guó)際最新的量子物理實(shí)驗(yàn)結(jié)果，陸朝陽(yáng)就是坐在臺(tái)下的高一學(xué)生。2000年陸朝陽(yáng)考入中科大物理系，大三時(shí)再次聽到潘建偉的報(bào)告，課本上“有點(diǎn)詭異”的量子理論，由他娓娓道來(lái)，聽上去那么“質(zhì)樸、真實(shí)”。一次暢談，讓陸朝陽(yáng)決定轉(zhuǎn)投潘建偉門下，放棄保研“感覺(jué)比較賺錢的”微電子專業(yè)。
2017年歐洲物理學(xué)會(huì)菲涅爾獎(jiǎng)得主、中科大教授陸朝陽(yáng)在實(shí)驗(yàn)室中。今年5月，國(guó)際上首臺(tái)電子管和晶體管計(jì)算機(jī)的量子模擬原型機(jī)在這里誕生 ? ? ?圖/沈煜
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“潘老師一直給我們消除‘差不多就行了’這類心態(tài)?！标懗?yáng)說(shuō)，“他鼓勵(lì)學(xué)生，花10倍的時(shí)間做一件重要的事，比一倍時(shí)間做10件不重要的事情要好得多?！?015年，他們打破國(guó)際權(quán)威學(xué)者的“不可能”預(yù)言，實(shí)現(xiàn)了單光子多自由度的量子隱形傳態(tài)，作為中國(guó)本土完成的科學(xué)成果首次入選英國(guó)物理學(xué)會(huì)評(píng)選的國(guó)際物理學(xué)十大年度突破且位居榜首。這距離塞林格實(shí)驗(yàn)室的“單自由度”實(shí)驗(yàn)，已經(jīng)過(guò)去18年。次年，陸朝陽(yáng)入選《自然》十大“中國(guó)科學(xué)之星”，塞林格評(píng)價(jià)他為“操縱光子的巫師”。
六光子糾纏是陸朝陽(yáng)加入潘建偉實(shí)驗(yàn)組的第一次“大考”。當(dāng)時(shí)還是碩士研究生一年級(jí)新生的他，對(duì)潘建偉的要求嚴(yán)格深有體會(huì)?！凹m纏有幾個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，最嚴(yán)格的糾纏和次嚴(yán)格的需要的數(shù)據(jù)品質(zhì)和積累的數(shù)據(jù)量可能相差10倍?！彼F(xiàn)在也會(huì)這樣教育自己所帶的學(xué)生，“對(duì)自己嚴(yán)格要求是潘老師的一貫作風(fēng)。每次我們向基金委、科技部交賬時(shí)達(dá)到的指標(biāo)，都會(huì)比我們申請(qǐng)時(shí)還要好數(shù)倍，特別是量子科學(xué)衛(wèi)星最終達(dá)到的指標(biāo)，更是比任務(wù)書好了接近10倍，正是因?yàn)檫@樣十多年來(lái)才慢慢建立我們的信譽(yù)?！?/p>
和掛在嘴邊的“我潘”一樣，陸朝陽(yáng)也常受邀參加各類會(huì)議和科學(xué)論壇。在展示給同行的報(bào)告PPT中，他會(huì)隨性地加上“我的內(nèi)心是崩潰的”、“機(jī)智的我早已看穿這一切”這類表情包；面對(duì)公眾科普時(shí)，開場(chǎng)便“耿直”地引用玻爾的話：“如果誰(shuí)不對(duì)量子物理感到困惑，他就肯定沒(méi)有理解它?！?/p>
科普內(nèi)容大多重復(fù)，會(huì)不會(huì)覺(jué)得乏味？陸朝陽(yáng)欣然承認(rèn)之余，淡淡地說(shuō)，“我們還是要經(jīng)常做，也許無(wú)意中就影響了一個(gè)少年的一生?！?/p>
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天才的責(zé)任
“在科大，給人壓力最大的并不是你知道有人比你優(yōu)秀，而是你每天都要和他們?cè)谝黄?；也不是說(shuō)你覺(jué)得比你優(yōu)秀的人比你更努力，而是你發(fā)現(xiàn)其實(shí)他們不太努力的時(shí)候還是比你優(yōu)秀。”這是一位中科大校友在畢業(yè)典禮上講的。提起師兄陳宇翱，陸朝陽(yáng)引用了這句話，且脫口就是“天才”。
在陸朝陽(yáng)第一次見到潘建偉的同年，啟東中學(xué)高三學(xué)生陳宇翱在冰島舉行的第29屆國(guó)際中學(xué)生物理奧賽中，獲實(shí)驗(yàn)第一、總分第一，填補(bǔ)了中國(guó)學(xué)生從未在國(guó)際物理奧賽中取得過(guò)實(shí)驗(yàn)第一的空白，并被授予“絕對(duì)冠軍”稱號(hào)。他進(jìn)入中科大參照少年班模式的“零零班”，周轉(zhuǎn)了幾個(gè)研究方向才與潘建偉結(jié)緣。
2013年陳宇翱獲得菲涅爾獎(jiǎng)時(shí)，第一時(shí)間告訴潘老師，“感覺(jué)他比我還要高興”，在電話中連連道賀，祝愿其“再攀高峰”。潘建偉甚至叮囑過(guò)記者，“我希望媒體不要太早關(guān)注他，讓他可以潛心學(xué)術(shù)，獲得更大的發(fā)展。”
作為“潘之隊(duì)”最早的成員之一，陳宇翱在潘建偉指導(dǎo)下和同事們擔(dān)當(dāng)起五光子糾纏實(shí)驗(yàn)平臺(tái)搭建的重任。2004年，五光子糾纏的實(shí)現(xiàn)，不僅登上《自然》，還同時(shí)征服歐洲和美國(guó)物理學(xué)會(huì)年度事件評(píng)選，一舉奠定中國(guó)在多光子糾纏操縱方面的領(lǐng)先地位，直接改變了國(guó)內(nèi)對(duì)量子信息領(lǐng)域的重視和投入程度。
自2001年建組以來(lái)，量子光學(xué)一直是“潘之隊(duì)”的傳統(tǒng)優(yōu)勢(shì)領(lǐng)域。他們先后四次打破自己保持的多光子糾纏紀(jì)錄，始終比國(guó)際上許多組都領(lǐng)先至少兩年。然而，即便在做得最好的時(shí)候，潘建偉也常懷憂慮，目光早已望向5年、10年乃至15年后。
2003年到2008年間，中科大同意潘建偉的特殊“申請(qǐng)”——赴德國(guó)海德堡大學(xué)學(xué)習(xí)量子存儲(chǔ)技術(shù)。在他的布局下，一批學(xué)生陸續(xù)被推薦到國(guó)外各頂尖實(shí)驗(yàn)室：陳宇翱到德國(guó)慕尼黑研究超冷原子調(diào)控技術(shù)，陸朝陽(yáng)到英國(guó)劍橋研究量子點(diǎn)光源技術(shù)，張強(qiáng)到斯坦福學(xué)習(xí)單光子探測(cè)技術(shù)……光量子和超冷原子，正是潘建偉當(dāng)時(shí)選定的量子模擬兩大重要方向之一，此后為了趕超美國(guó)具有先發(fā)優(yōu)勢(shì)的超導(dǎo)量子計(jì)算方向，站在國(guó)家布局高度，他又找到中科院物理所和浙江大學(xué)聯(lián)合開發(fā)該方向項(xiàng)目。
今年32歲的徐飛虎，是潘建偉團(tuán)隊(duì)最新引進(jìn)的“青年千人”，他在麻省理工學(xué)院博后時(shí)期所做的單光子成像研究，是量子精密測(cè)量領(lǐng)域近三四年才起步的前沿技術(shù)，這正是潘建偉看中的。“潘老師團(tuán)隊(duì)的量子通信實(shí)驗(yàn)室在國(guó)際上是最好的，沒(méi)有之一。平臺(tái)可以互補(bǔ)、技術(shù)共享，這是最吸引我的。”正式加盟前，潘建偉與他聊了數(shù)次，從國(guó)家需求戰(zhàn)略角度出發(fā)，5年的目標(biāo)、10年的目標(biāo)一一描畫，期望便是成為該領(lǐng)域國(guó)際一流的研究組。
“當(dāng)時(shí)，如果我在國(guó)外僅掌握一項(xiàng)技術(shù)，我覺(jué)得回國(guó)可能什么都干不成。我說(shuō)咱們做一個(gè)約定，大家把幾個(gè)技術(shù)全學(xué)會(huì)，然后在適當(dāng)?shù)臅r(shí)候一起回來(lái)，一起合起來(lái)做一點(diǎn)別人、別的團(tuán)隊(duì)做不了的事情。”就在去年“未來(lái)科學(xué)大獎(jiǎng)”的頒獎(jiǎng)現(xiàn)場(chǎng)，潘建偉在領(lǐng)獎(jiǎng)致辭中，還特別感謝了這幾位在座的同事。
陳宇翱至今保存著2009年國(guó)慶前夕的一條短信。“宇翱，我正在人民大會(huì)堂看《復(fù)興之路》，感觸良多！甚望你能努力學(xué)習(xí)提升自己，早日學(xué)成歸國(guó)為民族復(fù)興、科大復(fù)興盡力！建偉?！笔盏蕉绦艜r(shí)，他正在德國(guó)實(shí)驗(yàn)室做實(shí)驗(yàn)，一時(shí)真有扔下手里的活回國(guó)的沖動(dòng)。
類似的短信，團(tuán)隊(duì)核心成員都收到了，也都照辦了?！耙郧坝X(jué)得民族復(fù)興是很高大上的詞，但那一刻，覺(jué)得我們做的事是可以和這個(gè)事業(yè)直接聯(lián)系起來(lái)的，不是旁觀者，而是參與者?！标懗?yáng)說(shuō)。
當(dāng)他們一個(gè)個(gè)回到中科大上海研究院辦公樓，迎面就是大廳墻上銘刻的著名物理學(xué)家、中科大近代物理系首任系主任趙忠堯生前的一段話：“回想自己一生，經(jīng)歷過(guò)許多坎坷，唯一希望的就是祖國(guó)繁榮昌盛、科學(xué)發(fā)達(dá)，我們已經(jīng)盡了自己的力量，但國(guó)家尚未擺脫貧困與落后，尚需當(dāng)今與后世無(wú)私的有為青年再接再厲，繼續(xù)努力。”
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如夢(mèng)之夢(mèng)
“Dream like a poet, think as a physicist, work as an engineer.”量子光學(xué)實(shí)驗(yàn)室里貼著的這幅標(biāo)語(yǔ)，仿佛為“墨子號(hào)”量子衛(wèi)星項(xiàng)目度身而作。
陳宇翱 ? ? ? ? 圖/沈煜
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早在2002年，實(shí)驗(yàn)室剛組建不久，潘建偉就有了量子衛(wèi)星的宏偉設(shè)想。當(dāng)時(shí)連部分團(tuán)隊(duì)成員也不敢相信，網(wǎng)上多的是“天方夜譚”、“騙局”的質(zhì)疑。
星地之間大部分路程接近真空，光子的損耗率要比在地面光纖中小得多，理論上將是構(gòu)建實(shí)用化全球量子保密通信網(wǎng)絡(luò)最可行的方案。但潘建偉自己在接受外媒采訪時(shí)也曾吐露過(guò)難處：“我們有時(shí)候想，也許我們的項(xiàng)目將會(huì)崩潰，從不工作。衛(wèi)星飛得那么快（每秒8公里），并會(huì)遇到大氣湍流等問(wèn)題——如此的單光子光束會(huì)受到嚴(yán)重影響。此外，我們必須克服來(lái)自太陽(yáng)光、月球和城市光的噪聲，這是比我們的單光子強(qiáng)得多的背景噪音?！?/p>
量子衛(wèi)星糾纏源系統(tǒng)主任設(shè)計(jì)師印娟從大二就加入團(tuán)隊(duì)，一直在自由空間量子通信小組，她還記得2007年博士畢業(yè)時(shí)接受采訪，說(shuō)到自己的夢(mèng)想是把“糾纏源”放到天上去做實(shí)驗(yàn)，根本不敢想象只過(guò)了10年就把事做成了。
量子衛(wèi)星能夠成功立項(xiàng)，全靠一步步“自我證明”：2005年，合肥大蜀山實(shí)現(xiàn)13公里的量子糾纏分發(fā)；2008年，北京八達(dá)嶺實(shí)現(xiàn)16公里量子隱形傳態(tài)；2011年，青海湖實(shí)現(xiàn)了首個(gè)超過(guò)100公里的量子糾纏分發(fā)。至此，全方位衛(wèi)星技術(shù)論證完畢，當(dāng)年年底，中科院空間科學(xué)先導(dǎo)專項(xiàng)將“量子科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星”正式立項(xiàng)。
“做完100公里，心里就基本踏實(shí)了，在這樣的水平下，我們已經(jīng)有一點(diǎn)工程余量抓在手里了，剩下就是衛(wèi)星研制成功率的事情了?！庇【暾f(shuō)。然而剛開始與工程師的合作充滿碰撞，兩者的思維合不到一塊，“工程是保險(xiǎn)零失誤，而我們又有非常多創(chuàng)新、關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)?！痹谟【甑臓?zhēng)取下，她將糾纏源的亮度指標(biāo)提升了4倍，從每秒200萬(wàn)對(duì)光子，做到800萬(wàn)對(duì)，使得實(shí)驗(yàn)所需時(shí)間大幅下降，科學(xué)目標(biāo)更容易實(shí)現(xiàn)。其他團(tuán)隊(duì)的指標(biāo)也都普遍上提了很多“余量”，確保設(shè)備在天上萬(wàn)無(wú)一失。
2016年8月16日，“墨子號(hào)”成功發(fā)射升空。就在衛(wèi)星出廠前，一個(gè)激光器被發(fā)現(xiàn)功率下降，團(tuán)隊(duì)成員花了二十多天，沒(méi)日沒(méi)夜，在總裝車間論證、拆驗(yàn)、重裝，發(fā)射時(shí)間因此不得不推遲一個(gè)月。潘建偉后來(lái)回憶，衛(wèi)星發(fā)射前，無(wú)神論者如他，也緊張到雙手合十，忍不住暗暗祈禱老天保佑。
2017年1月，量子衛(wèi)星三大目標(biāo)實(shí)驗(yàn)基本順利完成，印娟和五大地面站的同事們都回到上海，度過(guò)了“史上最輕松快樂(lè)”的春節(jié)。年會(huì)上，一首改編版《南山南》唱進(jìn)所有人心坎，“你在地球的軌道里，自由地飛；我在地面的山頂上，寒風(fēng)在吹……如果所有地面站連在一起，掃過(guò)夜空只為擁抱你，熬過(guò)深夜的那一刻晚安?！?/p>
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科學(xué)的殿堂
2017年5月，利用自主發(fā)展起來(lái)的高性能單光子源，“潘之隊(duì)”在國(guó)際上率先實(shí)現(xiàn)了超越人類歷史上第一臺(tái)電子管和晶體管計(jì)算機(jī)的量子計(jì)算原型機(jī)。而隔壁實(shí)驗(yàn)室里，一臺(tái)約50個(gè)量子比特的超導(dǎo)量子計(jì)算機(jī)有望在三年左右研制出來(lái)，它將在特定問(wèn)題上超越目前最強(qiáng)大的超級(jí)計(jì)算機(jī)，實(shí)現(xiàn)“量子稱霸”。實(shí)驗(yàn)室里，制冷機(jī)的“滴滴”聲從研究人員耳邊掠過(guò)，勻速而平緩，仿佛通向萬(wàn)籟靜寂的永恒。
張強(qiáng) ? ? ? ? ?圖/沈煜
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9月，世界上首次洲際量子通信在北京和維也納進(jìn)行，視頻通過(guò)量子衛(wèi)星密鑰分發(fā)進(jìn)行了加密。潘建偉和塞林格分處兩地的視頻會(huì)議現(xiàn)場(chǎng)。
2012年，《Nature》雜志就曾報(bào)道，“在量子通信領(lǐng)域，中國(guó)用了不到10年的時(shí)間，由一個(gè)不起眼的國(guó)家發(fā)展成為現(xiàn)在的世界勁旅，將領(lǐng)先于歐洲和北美?！倍指裨?017年這樣評(píng)價(jià)他學(xué)生的成果：中國(guó)如今在量子保密通信領(lǐng)域的成就，“愛因斯坦一定會(huì)對(duì)此感到驚訝”，“因?yàn)檫@些量子力學(xué)理論，比如量子糾纏，現(xiàn)在已經(jīng)真的進(jìn)入實(shí)際應(yīng)用，這超出了愛因斯坦的預(yù)期?！?/p>
少有人知的是，被《愛因斯坦文集》啟蒙的青年潘建偉，在1992年的本科畢業(yè)論文里，集中研究和總結(jié)了量子世界的各種佯謬，內(nèi)心深處站在愛因斯坦一邊，試圖證明“他是對(duì)的”。
25年來(lái)探索的結(jié)果，恰恰相反?！澳犹?hào)”量子衛(wèi)星證明了量子理論在千公里水平上的正確性。現(xiàn)在潘建偉已經(jīng)瞄準(zhǔn)地月之間的衛(wèi)星軌道，向非定域性發(fā)起終極檢驗(yàn)——38萬(wàn)公里外的月球，光速到達(dá)也要約1.3秒，瞬間的量子糾纏態(tài)，愛因斯坦筆下那“幽靈般的超距作用”，是否還有可能？
“從愛因斯坦提出引力波的概念到探測(cè)到引力波，用了整整100 年時(shí)間。我們希望，同樣是在愛因斯坦提出量子糾纏的概念后的100年內(nèi)，我們將最終實(shí)現(xiàn)對(duì)量子力學(xué)非定域性的終極檢驗(yàn)?！蹦甑椎膹?fù)旦科技創(chuàng)新論壇上，與發(fā)現(xiàn)引力波的三位諾獎(jiǎng)得主同臺(tái)，潘建偉在學(xué)術(shù)報(bào)告末尾這樣說(shuō)道。萬(wàn)一答案是否定的？誰(shuí)知道呢，或許會(huì)是物理學(xué)的全新篇章。
這25年里，商務(wù)印書館的《愛因斯坦文集》，從淡綠格子條紋封面，再版為橘黃書脊、白封面，潘建偉買來(lái)送給弟子們?nèi)耸忠惶兹齼?cè)，擺在各自的辦公室書桌上。其中名篇《探索的動(dòng)機(jī)》為慶祝普朗克60歲生日而作，堪稱他們的“科學(xué)圣經(jīng)”——
在科學(xué)的殿堂里有三種人，一類將科學(xué)視為特殊娛樂(lè)，從中得到智力的快感，和雄心壯志的滿足；另一類人則純粹是出于功利的目的；而第三類人，渴望得到那些普遍的基本定律，也就是萊布尼茨所說(shuō)的“先定的和諧”，比起比較愉快和容易達(dá)到的目標(biāo)，它才是無(wú)窮的毅力和耐心的源泉。
在無(wú)數(shù)場(chǎng)合，潘建偉不斷復(fù)述著與他的“偶像”相似的話，并自豪于他的團(tuán)隊(duì)，是少數(shù)中的“最后那類”。
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