喜讯!潘建伟团队再获大奖!解密这个“神奇”的团队

在中国科学技术大学有一个神奇的团队,他们曾经创造了六个“世界首次”:

成功发射世界首颗量子科学实验卫星“墨子号”,成功研制出世界首台超越早期经典计算机的光量子计算机,首次实现了单光子多自由度的量子隐形传态,首次在国际上实现“五光子纠缠和终端开放的量子态隐形传输”……

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日前,美国科学促进会宣布,中国科学技术大学潘建伟教授领衔的“墨子号”量子科学实验卫星科研团队被授予2018年度克利夫兰奖,以表彰该团队通过实现千公里级星地双向量子纠缠分发推动大尺度量子通信实验研究做出的贡献。

这是该奖设立90余年来,中国科学家在本土完成的科研成果首次获得这一荣誉。

该奖项将于当地时间2月14日在华盛顿举行的美国科学促进会年会上正式颁发。

克利夫兰奖设立于1923年,每年评选一次,从前一年的6月份至次年的5月份发表在《科学》杂志上的数百篇研究论文中,选出一项最具学术价值和影响力的成果授予该奖。

在这个获奖的团队中,除了众所周知的潘建伟外,还有任继刚、陆朝阳、印娟、刘乃乐、汪喜林、陈宇翱等一长串的名字,他们撑起了中国量子科学研究的半边天。

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那么,这个神奇的团队经历了哪些不为人知的故事呢?

我们还要从32年前说起

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1987年,潘建伟考中国科大近代物理系,第一次接触到量子力学。

1996年,潘建伟背井离乡远赴奥地利维也纳大学攻读博士学位,师从世界量子科学大师塞林格教授。

潘建伟与塞林格初见时,塞林格问他有什么梦想,潘建伟脱口而出:在中国建一个世界一流的量子物理实验室。

1997年,潘建伟参加了塞林格教授的传送光子的自旋实验,首次实现传送一个光子的自旋并以第二作者的身份发表了论文。

艰难困苦,玉汝于成。学成之后,潘建伟怀揣着“在中国建立世界一流量子实验室”的伟大梦想,踏上回国之路。

回国一看,潘建伟热情的火焰被浇灭了一半,国人对量子科学并不认同,他来回奔走,想要找一个根基建立量子实验室,却处处碰壁。无奈之余,潘建伟想还是到国外的大学去谋一个教职算了。

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就在潘建伟濒临绝望的时候,他那篇以第二作者署名的论文入选“百年来物理学界21篇经典论文”之一,和爱因斯坦建立相对论、伦琴发现X射线的论文并列。人们开始重新审视量子科学,重新审视潘建伟的鸿鹄之志。

这时,母校中国科大向潘建伟伸出了橄榄枝,潘建伟回母校任教后,开始着手组建量子物理和量子信息实验室。

2001年,潘建伟入选中国科学院“引进国外杰出人才”,由此,他向中科院申请了200万的科研经费,从当时国家对科研单位的投入水平来看,这显然不是个小数目。

不料,中科院拨了400万,这对于历尽艰辛的潘建伟和他刚刚组建起来的团队来说,无疑是雪中送炭,让他们度过了量子科学的寒冬。


团队建成后,在多光子纠缠操纵、光量子计算和量子通信技术等领域的研究迅速取得了领先国际水平的成绩。仅2003年一年,研究组作为第一单位发表的《物理评论快报》论文就有7篇。

2004年,该团队在国际上首次实现“五光子纠缠和终端开放的量子态隐形传输”,并入选欧洲物理学会和美国物理学会评选的国际物理学“年度十大进展”,量子信息开始引起注意。

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量子信息涉及多个学科,需要一支拥有多学科背景、掌握多种关键实验技术的科研团队才能取得突破。潘建伟深知这一点,他认为做科研就像做一盘菜,必须原料齐全才行。为此,他一方面优化实验室建设,一方面加紧培养和锻炼各个研究方向的人才。

对于如何培养各个研究方向的人才,潘建伟有自己独到的见解。

在团队中,冷原子量子模拟方向的陈宇翱和陈帅、冷原子理论方向的赵博和邓友金、量子存储方向的苑震生和包小辉,都是被潘建伟用各种方式锻炼出来的精英。与此同时,陆朝阳、张军和张强等则被送到剑桥大学、日内瓦大学和斯坦福大学等世界名校继续深造,进一步开拓视野。

2011年,陆朝阳毕业回国,正好赶上中央组织部启动的“青年千人计划”,他和团队另一位成员陈宇翱一同入选。2013年,陈宇翱成为继潘建伟之后第二位获得“菲涅尔奖”的中国人,之后的第三位获奖者便是陆朝阳。

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一手量子通信,一手量子计算,潘建伟团队使得中国牢牢地在量子计算世界地图上占据了一席之地:

2015年,潘建伟团队成功实现了18个光量子比特超纠缠态的实验制备和严格多体纯纠缠的验证,刷新了所有物理体系中最大纠缠态制备的世界纪录。研究成果的论文以“编辑推荐”的形式发表在顶级学术周刊《物理评论快报》上,从投稿到接收只用了三个星期。

2016年8月16日,世界首颗量子科学实验卫星“墨子号”在酒泉卫星发射中心成功发射,在世界上首次实现了卫星和地面之间的量子通信。这依然是潘建伟团队的杰作,史上最安全的通信网络从此诞生。

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2017年初,潘建伟和彭承志等组成的研究团队,利用“墨子号”量子卫星在国际上率先成功实现了千公里级的星地双向量子纠缠分发,实现了空间尺度下严格满足“爱因斯坦定域性条件”的量子力学非定域性检验,在空间量子物理研究方面更上一层楼。

2019年1月25日,潘建伟团队在量子网络研究方面实现了基于冷原子的多节点量子存储网络。在这项工作中,潘建伟团队首次实现了单光子多自由度的量子隐形传态,即首次证明一个粒子所有的性质在原理上都是可以被传过去的。

目前,潘建伟的团队正向三个最有可能实现可实用量子计算机的方向努力推进:光学量子计算、超冷原子量子计算,还有超导量子计算。

接下来,让我们继续期待,他们取得更多的科研成果,造福人类吧!


文/科协改革进行时 编辑整理