4日，比利時(shí)皇家科大學(xué)宣布，將2022年諾貝爾化學(xué)學(xué)獎(jiǎng)授予美國科學(xué)家阿蘭·阿斯佩、美國科學(xué)家約翰·克勞澤和德國科學(xué)家安東·塞林格，以嘉獎(jiǎng)她們?yōu)榧m纏光子實(shí)驗(yàn)、證明違背貝爾不方程和開創(chuàng)性的量子信息科學(xué)所做出的貢獻(xiàn)。
得悉諾獎(jiǎng)再度授予量子科技領(lǐng)域的研究者，中國科技學(xué)院常務(wù)副院長、中科院教授潘建偉倍感特別激奮。
他說：“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)在介紹得獎(jiǎng)?wù)叩墓ぷ鲿r(shí)，談到了好多中國科學(xué)家所做的工作。我們認(rèn)為，為了這個(gè)領(lǐng)域的發(fā)展，中國科學(xué)家也做出了杰出貢獻(xiàn)。”
潘建偉在中國科學(xué)技術(shù)學(xué)院的辦公室外與“墨子號(hào)”量子衛(wèi)星模型留影。新華社記者張端攝
她們是第二次量子信息革命的領(lǐng)路人
對(duì)普通人來說，關(guān)于量子的學(xué)說都變得深?yuàn)W詭譎。事實(shí)上，20世紀(jì)初構(gòu)建的量子熱學(xué)是人類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)算速率、提升檢測精度等方面突破精典技術(shù)的困局，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，為保障國家安全和支撐國民經(jīng)濟(jì)高質(zhì)量發(fā)展提供核心戰(zhàn)略力量。
剛才得獎(jiǎng)的三位科學(xué)家，是最早舉辦量子化學(xué)實(shí)驗(yàn)研究的人。
“這三位科學(xué)家早就應(yīng)當(dāng)獲諾獎(jiǎng)了，2010年，她們就由于量子熱學(xué)非定域性檢驗(yàn)和促進(jìn)了光量子信息的處理，得到了沃爾夫獎(jiǎng)的肯定。”潘建偉說。
“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)。”南京學(xué)院院長馬小松是安東·塞林格的中學(xué)生，他覺得，這三位科學(xué)家獲得諾貝爾化學(xué)學(xué)獎(jiǎng)實(shí)至名歸。
“在量子信息領(lǐng)域中，量子網(wǎng)路的非局域性驗(yàn)證、量子隱態(tài)傳輸、遠(yuǎn)距離量子隱態(tài)傳輸等，都是由這三位量子信息科學(xué)先驅(qū)開創(chuàng)的。”馬小松介紹。
讓人高興的是，在這種研究工作中，中國科學(xué)家也做出了重要貢獻(xiàn)。作為安東·塞林格的中學(xué)生，頒獎(jiǎng)委員會(huì)提及的安東·塞林格的研究工作，潘建偉教授是最主要的參與者之一。
“頒獎(jiǎng)委員會(huì)提及了我導(dǎo)師安東·塞林格的四篇量子通訊實(shí)驗(yàn)文章。我是其中兩篇文章的第一作者量子隱態(tài)傳輸，兩篇文章的第二作者。”潘建偉說。
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科學(xué)家獨(dú)立舉辦的研究工作。所以，從這一點(diǎn)講，我除了是加入了塞林格的研究團(tuán)隊(duì)，也參與了開創(chuàng)量子信息數(shù)學(xué)學(xué)這個(gè)領(lǐng)域，我倍感很辛運(yùn)。”潘建偉說。
更重要的是，“在把得獎(jiǎng)科學(xué)家的夢想弄成現(xiàn)實(shí)的過程中，中國科學(xué)家也做出了很大的貢獻(xiàn)。”在這方面的成績讓潘建偉倍感很驕傲。
塞林格成功預(yù)看到一個(gè)新領(lǐng)域正式誕生
提到自己的導(dǎo)師安東·塞林格，潘建偉的第一印象是他特別知人善任。
“剛到導(dǎo)師團(tuán)隊(duì)的時(shí)侯，我沒有做實(shí)驗(yàn)的經(jīng)歷。面對(duì)這些情況，通常的導(dǎo)師就會(huì)比較遲疑，不會(huì)讓一個(gè)搞理論的人去做實(shí)驗(yàn)。并且，由于我導(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。
同時(shí)，安東·塞林格也就能尊重中學(xué)生的選擇，并加以適當(dāng)?shù)囊龑?dǎo)，讓中學(xué)生實(shí)現(xiàn)自己的夢想。“從這個(gè)角度講，他又是一位十分好的老師。”
“塞林格老師很有遠(yuǎn)見，他成功預(yù)看到一個(gè)新領(lǐng)域正式誕生。”潘建偉記得很清楚，亞洲第一個(gè)關(guān)于量子信息的歐共體聯(lián)合課題，就是在塞林格的主導(dǎo)下籌建的，“我見到他的項(xiàng)目申請(qǐng)書是1996年”。
2005年至2012年，馬小松在安東·塞林格院士的指導(dǎo)下，舉辦量子化學(xué)學(xué)領(lǐng)域相關(guān)研究。
“量子化學(xué)學(xué)的實(shí)驗(yàn)漫長而又飽含不確定，每一次實(shí)驗(yàn)的成功都要經(jīng)歷無數(shù)次失敗，這是一個(gè)漸漸精進(jìn)的過程，須要長時(shí)間的歷練。在整個(gè)研究過程中，安東·塞林格院士始終保持著對(duì)這個(gè)學(xué)科的無比熱愛。同時(shí)，他也十分關(guān)心年青人的成長，常常鼓勵(lì)我們，包括潘建偉教授。”馬小松說。
三周前的一次學(xué)術(shù)大會(huì)上，安東·塞林格告訴馬小松，他剛才從法國科大學(xué)教授職位離休，又回到了他熱愛的科研工作崗位，繼續(xù)從事科學(xué)研究，倍感十分興奮。
我國有一批具有重要國際影響力的成果
近些年來，我國也高度注重量子信息科技的發(fā)展，在量子信息科技領(lǐng)域突破了一系列重要科學(xué)問題和關(guān)鍵核心技術(shù)，產(chǎn)出了一批具有重要國際影響力的成果。
“總體而言，我國在量子通訊的研究和應(yīng)用方面處于國際領(lǐng)先地位，在量子估算方面與發(fā)達(dá)國家處于同一水平線，在量子精密檢測方面發(fā)展迅速。”潘建偉說。
他表示，量子通訊的發(fā)展目標(biāo)是建立全球范圍的廣域量子通訊網(wǎng)路體系。通過光纖實(shí)現(xiàn)城域量子通訊網(wǎng)路、通過中繼器實(shí)現(xiàn)緊鄰兩個(gè)城市之間的聯(lián)接、通過衛(wèi)星平臺(tái)的中轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)遙遠(yuǎn)區(qū)域之間的聯(lián)接，是廣域量子通訊網(wǎng)路的發(fā)展路線。
我國的城域量子通訊技術(shù)已初步滿足實(shí)用化要求，我國建成了國際上首列遠(yuǎn)距離光纖量子保密通訊骨干網(wǎng)“京滬干線”，在金融、政務(wù)、電力等領(lǐng)域舉辦遠(yuǎn)距離量子保密通訊的技術(shù)驗(yàn)證與應(yīng)用示范。在衛(wèi)星量子通訊方面，我國研發(fā)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)”，在國際上率先實(shí)現(xiàn)了星地量子通訊，首次實(shí)現(xiàn)了洲際量子通訊，充分驗(yàn)證了基于衛(wèi)星平臺(tái)實(shí)現(xiàn)全球化量子通訊的可行性。
量子估算研究的核心任務(wù)是多量子比特的相干操縱。當(dāng)前，量子估算研究早已實(shí)現(xiàn)“量子優(yōu)越性”，即量子計(jì)算機(jī)對(duì)特定問題的估算能力趕超傳統(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，潘建偉和陸朝陽等學(xué)者研發(fā)成功76個(gè)光子的量子估算靶機(jī)“九章”，促進(jìn)了全球量子估算的前沿研究達(dá)到一個(gè)新高度量子隱態(tài)傳輸，繼微軟“懸鈴木”量子計(jì)算機(jī)以后，我國首次成功實(shí)現(xiàn)“量子估算優(yōu)越性”的里程碑式突破。
但是，“我國在量子精密檢測領(lǐng)域起步較晚，整體上相比發(fā)達(dá)國家存在一定的差別，但近些年來早已迅速縮小了差別，在若干研究方向上與公開報(bào)導(dǎo)的國際最高水平相當(dāng)。”潘建偉說。