她們這一代人的內(nèi)心深處都隱藏著一個(gè)“中國(guó)復(fù)興夢(mèng)”，每位人都在自己的位置上努力，而他選擇的方法是研究量子化學(xué)……
潘建偉教授心里的“量子夢(mèng)”
徐忠友
2012年8月9日，國(guó)際權(quán)威學(xué)術(shù)刊物《自然》以封面標(biāo)題的方式，發(fā)表了中國(guó)科技學(xué)院蘇州微尺度物質(zhì)科學(xué)國(guó)家實(shí)驗(yàn)室潘建偉團(tuán)隊(duì)的研究新成果：她們?cè)趪?guó)際上首次成功地實(shí)現(xiàn)了百千米量級(jí)的自由空間量子隱型傳態(tài)和糾纏分發(fā)。團(tuán)隊(duì)的領(lǐng)軍人物、中國(guó)科大學(xué)迄今最年青的教授潘建偉激動(dòng)地說：“由于自由空間信道的耗損小，利用衛(wèi)星將有可能實(shí)現(xiàn)在全球尺度上進(jìn)行超遠(yuǎn)距離量子通訊的夢(mèng)想。”這個(gè)“量子夢(mèng)”已在他心里做了十多年。現(xiàn)在，這個(gè)夢(mèng)想在潘建偉和其他團(tuán)隊(duì)成員的努力下，正一步步變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)。
潘建偉教授圓夢(mèng)的過程，也是他成長(zhǎng)的歷程。
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一個(gè)愛做夢(mèng)的兒子
1970年3月，潘建偉出生在山東省安慶市的東陽(yáng)市馬宅鎮(zhèn)雅坑村一個(gè)鄉(xiāng)村班主任家庭。潘建偉的妻子叫潘孟迪，18歲就去出席了抗美援朝戰(zhàn)爭(zhēng)，復(fù)員后回到東陽(yáng)老家。他心中始終認(rèn)為自己沒有在國(guó)家建設(shè)中發(fā)揮重要的作用，所以他把自己心里的夢(mèng)想寄寓在了孩子的頭上，父親“建偉”這個(gè)名子，就蘊(yùn)涵著“建設(shè)偉大國(guó)家”的宿愿。
兒時(shí)的潘建偉是個(gè)貪玩的小孩。他曾對(duì)他人說：“父母從小就很注重對(duì)我能力的培養(yǎng)，從不限制我做哪些，我可以做任何自己感興趣的事情。所以假如我昨天取得了一些成績(jī)，那要謝謝孩提時(shí)代媽媽對(duì)我的‘無為而治’。在我還能自然健康成長(zhǎng)的基因里，一是得益于我母親的‘隨意’；二是得益于我媽媽的‘好勝’。是父親‘隨意’和‘好勝’的有機(jī)結(jié)合，才產(chǎn)生了我后來這樣的脾性。”
潘建偉曾在雅坑村中學(xué)就讀。他的同窗好友張永平追憶道：“潘建偉的腦袋特聰明，做事情總有自己的看法。記得那時(shí)我們?cè)谥袑W(xué)里種了一株黃麻，夏季的時(shí)侯為了給黃麻補(bǔ)充水份，別的朋友就采用每天人工施肥的尋常方式，而潘建偉卻與眾不同：他找了個(gè)可樂杯子鉆了個(gè)很小的洞，之后裝滿水倒掛在黃麻上方的一根枝條上，讓它像患者掛鹽水那樣給黃麻滴水，一個(gè)禮拜往可樂杯子里灌一次水就行了。在我們的悉心照顧下，那株黃麻長(zhǎng)得比別的朋友種的黃麻要高。這其實(shí)就是未來科學(xué)家的與眾不同之處吧。”
盡管兒時(shí)的潘建偉不是老師眼里的乖中學(xué)生，但學(xué)習(xí)成績(jī)始終挺好，他是屬于那個(gè)既頑皮學(xué)習(xí)成績(jī)又好的中學(xué)生。后來，潘孟迪夫妻因工作調(diào)動(dòng)把家遷往了東陽(yáng)市區(qū)吳寧鎮(zhèn)上，潘建偉也急劇步入?yún)菍庢?zhèn)中級(jí)學(xué)校讀書。潘建偉上小學(xué)后，才發(fā)覺農(nóng)村中學(xué)的教學(xué)條件和水平與城里中學(xué)相比差別實(shí)在太大了，如法語(yǔ)課程壓根就沒有學(xué)過。上小學(xué)后他才第一次寫作文，結(jié)果老師只給了40分。當(dāng)時(shí)他還是連長(zhǎng)，心中認(rèn)為很內(nèi)疚。有三天夜里他做了一個(gè)夢(mèng)，夢(mèng)到自己的語(yǔ)文成績(jī)竟然考了個(gè)“A”。從小他頭上就有一種不怕輸?shù)木瘢诙烨宄可先ィ驮谙朐鯓訉⒆约旱膲?mèng)想弄成現(xiàn)實(shí)。為把英文學(xué)好，他把朋友約到家里來學(xué)，并誠(chéng)懇向老師討教，甚至借助往返校區(qū)路上的時(shí)間背詞組。經(jīng)過幾年的努力，他的英文成績(jī)真的考了個(gè)“A”。與此同時(shí)，他的數(shù)學(xué)成績(jī)進(jìn)步也特別快，學(xué)科成績(jī)常常是全班甚至全校第一。
一個(gè)有理想的中學(xué)生
潘建偉上小學(xué)時(shí)的一個(gè)理想就是報(bào)考湖北名校———東陽(yáng)學(xué)校，由于東陽(yáng)學(xué)校曾出了嚴(yán)濟(jì)慈、李正武、王伏雄等科學(xué)你們。為了實(shí)現(xiàn)這個(gè)理想，他常常在假期的時(shí)侯挪到東陽(yáng)小學(xué)校園體會(huì)那兒的學(xué)習(xí)氣氛，以降低自己學(xué)習(xí)的動(dòng)力。1984年，他總算以優(yōu)異的成績(jī)考入東陽(yáng)高中，并兼任班里的學(xué)習(xí)委員。他小學(xué)時(shí)的校長(zhǎng)賈天法老師評(píng)價(jià)道：“潘建偉在東陽(yáng)學(xué)校學(xué)習(xí)期間愛讀書，喜歡鉆研學(xué)習(xí)困局，但絕對(duì)不是‘書呆子’。他平常非常開朗好動(dòng)，且‘鬼點(diǎn)子’很多，常常企劃一些活動(dòng)并和朋友們一起去施行。1987年中考剛結(jié)束，他就企劃了一次旅游活動(dòng)，帶著8名朋友騎單車從東陽(yáng)出發(fā)到廣州龍虎山出游，長(zhǎng)達(dá)3天時(shí)間。當(dāng)時(shí)，她們每位人口袋里只有十幾元錢，僅夠吃拉面買套票，但住宿費(fèi)卻無從盼頭。他靈機(jī)一動(dòng)潘建偉 量子通訊，就在下午和當(dāng)?shù)刂袑W(xué)取得聯(lián)系，懇請(qǐng)幫助解決兩個(gè)夜晚的住宿困難，結(jié)果那兩個(gè)夜晚都借搬去寧波一個(gè)小學(xué)的寢室里……”
讀初二年級(jí)時(shí)，在老師韋國(guó)清的賜教下，潘建偉又有了一個(gè)明晰的拼搏目標(biāo)，那就是要考入中國(guó)科學(xué)技術(shù)學(xué)院數(shù)學(xué)專業(yè)。1987年，他出席中考前夕，校區(qū)原想保送他就讀杭州學(xué)院或重慶交通學(xué)院，但他都舍棄了，而是作為中國(guó)科學(xué)技術(shù)學(xué)院的一名推薦生出席中考，結(jié)果如愿地以當(dāng)?shù)亍案呖紶钤钡某煽?jī)考入中國(guó)科學(xué)技術(shù)學(xué)院近代化學(xué)系。
潘建偉之所以執(zhí)意要考取中國(guó)科技學(xué)院，不僅他心里有從事科研的夢(mèng)想外，還有個(gè)誘因就是這座中國(guó)科技的高等學(xué)府里有一位他心里的偶像嚴(yán)濟(jì)慈老先生。嚴(yán)老是東陽(yáng)人的驕傲，潘建偉受嚴(yán)老嚴(yán)謹(jǐn)治學(xué)的影響很深。
嚴(yán)濟(jì)慈老先生早已于前些年逝世了，但潘建偉至今還銘記著他有幸與嚴(yán)老先生的三次碰面：最早一次是他在東陽(yáng)小學(xué)讀高中時(shí)，嚴(yán)老受邀參加該校的華誕活動(dòng)，潘建偉和一些優(yōu)秀中學(xué)生代表出席了與嚴(yán)老的座談，嚴(yán)老聽了朋友們的發(fā)言后，親切鼓勵(lì)中學(xué)生們要為祖國(guó)而刻苦學(xué)習(xí)。在哪個(gè)時(shí)侯，上中國(guó)科技學(xué)院讀書就已成了潘建偉心里的又一個(gè)理想了。第二次和第三次都是在中國(guó)科技學(xué)院讀書時(shí)。其中一次是在中國(guó)科技學(xué)院東陽(yáng)學(xué)校校友會(huì)上，那次他除了出席了和嚴(yán)老的座談會(huì)，并且在此后的合照時(shí)就站在嚴(yán)老的背后。嚴(yán)老也對(duì)他那位在中國(guó)科技學(xué)院就讀的東陽(yáng)同鄉(xiāng)非常關(guān)懷，這令他感遭到有一種無窮的力量在臉上激蕩。
在中國(guó)科技學(xué)院45華誕華誕時(shí)，分校專門建造了一座“思源碑”。碑頂為一塊天然宿州石，形如“1”字，寓示著對(duì)世界一流學(xué)院的追求；基座為正六邊形，并位于在正八邊形的平臺(tái)上，意象中國(guó)科技學(xué)院1958年誕生，抒發(fā)莘莘學(xué)子和校友當(dāng)好中國(guó)科技學(xué)院乃至中國(guó)發(fā)展的基石。對(duì)此潘建偉深有感慨，他說：“老院長(zhǎng)嚴(yán)濟(jì)慈為中學(xué)題寫的‘創(chuàng)寰宇學(xué)府，育天下英才’，應(yīng)當(dāng)是我們?nèi)w師生為之拼搏的格言。”
榜樣的力量是無窮的，在中國(guó)科技學(xué)院讀書期間，潘建偉一直以嚴(yán)濟(jì)慈老院長(zhǎng)為楷模，從嚴(yán)治學(xué)。當(dāng)時(shí)班上從各省市來的“高考狀元”就有7個(gè)，這個(gè)群體中的朋友各方面素養(yǎng)都很高。身處其中，既有競(jìng)爭(zhēng)又能取長(zhǎng)補(bǔ)短。他抱著一種積極主動(dòng)的學(xué)習(xí)心態(tài)，學(xué)到了好多新知識(shí)，但是除了在文化課方面有新突破，還對(duì)原先不太認(rèn)真對(duì)待的音樂課也形成了濃郁的興趣，這對(duì)他人生的全面發(fā)展形成了重要的作用。
因?yàn)榕私▊ド糜谡\(chéng)懇向老師和朋友們求教，又擅于從書本中吸取知識(shí)的營(yíng)養(yǎng)，并積極舉辦科學(xué)實(shí)驗(yàn)，同時(shí)保持著良好的態(tài)度，循序漸進(jìn)地學(xué)習(xí)、工作，所以能屢次取得優(yōu)異的成績(jī)，并不斷實(shí)現(xiàn)自己的拼搏目標(biāo)。1995年，他繼獲得中國(guó)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位后，又獲得該校理論化學(xué)碩士學(xué)位。在這期間，他遇見了一位好老師張永德。張老師不但在日常的教學(xué)中，讓他的特長(zhǎng)就能得到充分的施展，并且還在他去英國(guó)深造時(shí)為他選取了博士生導(dǎo)師塞林格。張老師覺得導(dǎo)師塞林格與他喜歡自由自在的性格比較對(duì)路，這為他后來的科研奠定了基礎(chǔ)、找對(duì)了方向。
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一個(gè)有目標(biāo)的科學(xué)家
不僅嚴(yán)濟(jì)慈，潘建偉敬仰的另一個(gè)人是愛因斯坦。那位“相對(duì)論”的提出者，為后人的現(xiàn)代數(shù)學(xué)學(xué)研究指明了一個(gè)目標(biāo)，潘建偉就是這個(gè)目標(biāo)的跟隨者。
1996年,潘建偉抵達(dá)加拿大維也納學(xué)院攻讀博士學(xué)位，他的導(dǎo)師是量子熱學(xué)的世界級(jí)大師塞林格。他在老師哪里不斷地獲取量子信息前沿領(lǐng)域的最新知識(shí)的同時(shí)，還敏銳地洞察到量子信息這一學(xué)科未來的發(fā)展前景。
那時(shí)侯，導(dǎo)師塞林格正在組織一個(gè)幾百萬美元的歐共體項(xiàng)目，這是量子信息實(shí)驗(yàn)研究方面的第一個(gè)國(guó)際合作項(xiàng)目。此前，量子信息仍然處在理論研究階段，還沒有得到實(shí)驗(yàn)支持。
在塞林格的實(shí)驗(yàn)室里，最初潘建偉因?yàn)闆]有在世界級(jí)實(shí)驗(yàn)室做實(shí)驗(yàn)的經(jīng)歷，他先用了兩周的時(shí)間與一位專科生做了一個(gè)關(guān)于光的干涉的實(shí)驗(yàn)；接著，他又與一位女孩做了一個(gè)相對(duì)簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)，憑借這種經(jīng)歷，他才摸索到世界級(jí)實(shí)驗(yàn)室的工作節(jié)奏。隨即，被探究精神燃燒著的他大膽向?qū)熖岢黾尤氲搅孔与[型傳輸?shù)膶?shí)驗(yàn)組中，導(dǎo)師考慮再三接受了他的懇求。這一請(qǐng)一允，漸次改變了潘建偉的科研和人生的命運(yùn)。
1997年，一篇題為《實(shí)驗(yàn)量子隱型傳態(tài)》的研究論文在《自然》雜志上發(fā)表，該成果被公覺得量子信息實(shí)驗(yàn)領(lǐng)域的開山之作。亞洲化學(xué)學(xué)會(huì)將其評(píng)為世界數(shù)學(xué)學(xué)的年度十大進(jìn)展，日本《科學(xué)》雜志將其列為年度全球十大科技進(jìn)展。1999年，該工作同倫琴發(fā)覺Ｘ射線、愛因斯坦構(gòu)建相對(duì)論等影響世界的重大研究成果一起，被《自然》雜志評(píng)出為“百年化學(xué)學(xué)21篇精典論文”。潘建偉是這篇論文的第二作者潘建偉 量子通訊，發(fā)表實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的檢測(cè)和處理工作主要是由他完成的。潘建偉迅速登上了一個(gè)展示科研才氣的國(guó)際平臺(tái)。隨著一系列實(shí)驗(yàn)成果論文的發(fā)表，他開始跨入量子化學(xué)研究的頂級(jí)科學(xué)家行列。
1999年，潘建偉又獲得德國(guó)維也納學(xué)院實(shí)驗(yàn)化學(xué)博士學(xué)位，并留在塞林格組從事博士后研究，先后任博士后和中級(jí)研究員。他即使身在加拿大，但心中常常想起父親的重托以及母親臨終前希望他盡快學(xué)成歸來報(bào)效祖國(guó)的遺愿。
2001年，潘建偉謝絕了導(dǎo)師的一再熱情挽留，決然回到中國(guó)科技學(xué)院工作，陸續(xù)兼任了母校的院長(zhǎng)和博士生導(dǎo)師。當(dāng)時(shí)世界量子信息研究發(fā)展很快，但無論是研究水平還是人才儲(chǔ)備方面，國(guó)外的基礎(chǔ)都很薄弱。潘建偉認(rèn)識(shí)到必須與國(guó)際上的先進(jìn)小組保持密切聯(lián)系，誠(chéng)懇向她們學(xué)習(xí)，能夠更快地前進(jìn)。假如等到他人絕塵而去，你再去追，就來不及了。在這些思路的引導(dǎo)下，潘建偉在與他的朋友楊濤一道組織科研隊(duì)伍、開展實(shí)驗(yàn)室建設(shè)的同時(shí)，還繼續(xù)與維也納學(xué)院的科研人員舉辦多光子糾纏方面的合作研究。
2003年是潘建偉的豐收年。這一年，他領(lǐng)導(dǎo)的實(shí)驗(yàn)室實(shí)現(xiàn)了自由傳播光子的隱型傳態(tài)，致使量子隱型傳態(tài)能應(yīng)用在愈加廣泛的量子通訊和量子估算中。這一年，他領(lǐng)導(dǎo)的國(guó)外研究組作為第一單位發(fā)表在《物理評(píng)論快報(bào)》上的論文就有7篇。這一年，德國(guó)科大學(xué)頒授給他Erich獎(jiǎng)，此獎(jiǎng)為英國(guó)科大學(xué)授予40歲以下的青年數(shù)學(xué)學(xué)家的最高獎(jiǎng)，這個(gè)獎(jiǎng)項(xiàng)五年評(píng)一次，每次僅一人能獲此佳績(jī)。這一年，潘建偉研究組在國(guó)際上首次實(shí)現(xiàn)五光子糾纏和終端開放的量子態(tài)隱型傳輸，《自然》雜志發(fā)表了這一成果并評(píng)價(jià)道：“這種新穎的量子態(tài)隱型傳輸，是量子糾錯(cuò)和分布式量子信息處理所須要的關(guān)鍵技術(shù)。”這一成果同時(shí)入圍法國(guó)數(shù)學(xué)學(xué)會(huì)和德國(guó)化學(xué)學(xué)會(huì)推選出的年度國(guó)際數(shù)學(xué)學(xué)重大進(jìn)展，這是中國(guó)科學(xué)家的第一次。這一切表明國(guó)外研究組在量子糾纏方面的工作，已躋身國(guó)際領(lǐng)先水平。
此后，潘建偉以瑪麗·居里講席院士的身分到美國(guó)海德堡學(xué)院從事量子儲(chǔ)存的合作研究。由于要實(shí)現(xiàn)高效、長(zhǎng)距離的量子通訊，必須發(fā)展量子儲(chǔ)存和量子中繼技術(shù)，而冷原子系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)量子儲(chǔ)存的理想系統(tǒng)。海德堡學(xué)院的冷原子研究處于國(guó)際領(lǐng)先地位，潘建偉必須把她們的看家本領(lǐng)學(xué)到手。2005年6月，他以杰出貢獻(xiàn)入選法國(guó)數(shù)學(xué)學(xué)會(huì)2005年度菲涅爾獎(jiǎng)（該獎(jiǎng)授予在量子電子學(xué)和量子光學(xué)領(lǐng)域作出杰出貢獻(xiàn)的青年科學(xué)家）。2006年，他和他的團(tuán)隊(duì)首次實(shí)現(xiàn)了兩光子復(fù)合系統(tǒng)量子隱型傳態(tài)。
經(jīng)過幾年的奮斗，潘建偉團(tuán)隊(duì)在冷原子量子儲(chǔ)存方面產(chǎn)生了豐富的人才和技術(shù)積累，取得了一系列國(guó)際領(lǐng)先的研究成果。2008年，美國(guó)《自然》雜志再度發(fā)表潘建偉團(tuán)隊(duì)的重要研究成果：她們借助量子儲(chǔ)存技術(shù)在國(guó)際上首次實(shí)現(xiàn)了具有儲(chǔ)存和讀出功能的糾纏交換，完美地實(shí)現(xiàn)了長(zhǎng)程量子通訊中急需的“量子中繼器”。這年10月，潘建偉和他在英國(guó)的團(tuán)隊(duì)整體回歸中國(guó)農(nóng)大。4年后，潘建偉團(tuán)隊(duì)在2012年10月成為國(guó)際上首次把安全量子通訊距離突破到超過百千米量級(jí)的三個(gè)團(tuán)隊(duì)之一，及國(guó)際上安全的實(shí)用化量子通訊網(wǎng)路實(shí)驗(yàn)研究的兩個(gè)團(tuán)隊(duì)之一，也是國(guó)外惟一領(lǐng)銜舉辦星地量子通訊實(shí)驗(yàn)研究的科研團(tuán)隊(duì)。在光量子糾纏操縱和量子通訊方面，她們最終都搶到了領(lǐng)跑的位置，可以在國(guó)外舉辦國(guó)際領(lǐng)先的研究工作了。潘建偉和其他量子化學(xué)學(xué)家一起，為人類一點(diǎn)點(diǎn)開啟了量子世界的窗子。
2008年11月，他連任為發(fā)展中國(guó)家科大學(xué)的通信教授。2011年12月9日，41歲的潘建偉連任中國(guó)科大學(xué)教授，成為目前我國(guó)“兩院”院士中最年青的一位。2012年9月，他又成為發(fā)展中國(guó)家科大學(xué)教授。全社會(huì)驚訝于他這么年青就取得了這般成就，潘建偉卻已在感嘆生命短暫。他說：“我真想活得長(zhǎng)一點(diǎn)，認(rèn)清楚量子熱學(xué)究竟是如何回事。”
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相關(guān)鏈接
潘建偉及其科研團(tuán)隊(duì)創(chuàng)造的七個(gè)世界第一
1997－1998年，首次成功實(shí)現(xiàn)量子態(tài)隱型傳送（1997）以及糾纏態(tài)交換（1998）。
1999－2001年，首次成功實(shí)現(xiàn)三光子（1999）、四光子糾纏態(tài)（2001），并借助多粒子糾纏態(tài)首次成功地實(shí)現(xiàn)了GHZ定律的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證（2000）。
2003年，首次成功實(shí)現(xiàn)自由量子態(tài)的隱型傳送。
2003年，首次實(shí)現(xiàn)糾纏態(tài)純化以及量子中繼器的成功實(shí)驗(yàn)。
2004年，首次取得五粒子糾纏態(tài)的制備與操縱。
2006年，首次實(shí)現(xiàn)兩粒子復(fù)合系統(tǒng)量子態(tài)隱型傳輸，并在實(shí)驗(yàn)中第一次成功地實(shí)現(xiàn)了對(duì)六光子糾纏態(tài)的操縱。
2012年，首次成功實(shí)現(xiàn)百千米量級(jí)的自由空間量子隱型傳態(tài)和糾纏分發(fā)，為發(fā)射全球首顆“量子通信衛(wèi)星”奠定技術(shù)基礎(chǔ)。