科大瞬間
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【科大瞬間】特刊
《我們心中的科大》--建校60周年慶
潘建偉院士是中國科大的驕傲
潘建偉院士出生於 1970 年，浙江省東陽市人，現為中 國科學技術大學教授、博士生導師。潘建偉現任九三學社中 央委員、安徽省委副主委、中國科學技術大學常務副校長、 微尺度物質科學國家實驗室量子物理與量子信息研究部主 任、國家量子信息與量子科技創新研究院院長。
圖片來源：科學網
潘建偉經曆
1970 年 3 月出生在東陽市馬宅鎮雅坑村。他也 成長於東 陽，先後畢業於馬宅鎮雅坑小學（青聯公社第一名）和吳寧 鎮中（全年級第一名）。 1984 年考入東陽中學（浙中名校，先後培養數名國內外院 士，著名的有嚴濟慈院士、李正武院士、王伏雄院士等）。
1987 年考入中國科技大學近代物理係，先後獲學士、碩 士學位。
1999 年獲維也納大學博士學位。 2003 年他被奧地利科學院授予 Erich Schmid 獎。此獎 為奧地利科學院授予四十歲以下的青年物理學家的最高獎， 兩年一度，每次一人。
2004年他又在歐洲連續獲得3項大獎支持突破性的研究： 歐盟的瑪麗·居裏獎，獎金 115 萬歐元；洪堡基金會索非亞 獎，獎金 105 萬歐元；德意誌研究聯合會尼托獎，獎金 113 萬歐元。
2005 年 6 月，獲得歐洲物理學會 2005 年度菲涅爾獎（歐 洲物理學會菲涅爾獎以１９世紀最偉大的光學家菲涅爾命 名，每兩年頒發一次，主要授予在量子電子學和量子光學領 域做出傑出貢獻的青年科學家）。
2008 年 11 月，當選為發展中國家科學院的 TWAS Young Affiliates(通訊院士) 。
2009 年 7 月，潘建偉及其團隊回歸，並在上海浦東創建 中國科學技術大學量子工程中心。
潘建偉研究成果
1997－1998 年，首次成功地實現了量子態隱形傳送 (1997)以及糾纏態交換(1998)；
1999－2000 年，首次成功實現三光子(1999)、四光子糾 纏態(2001)，並利用多粒子糾纏態首次成功地實現了 GHZ 定 理的實驗驗證(2000)；
2003 年，首次成功地實現了自由量子態的隱形傳送；
2003 年，首次實現糾纏態純化以及量子中繼器的成功實 驗；
2004 年，首次取得五粒子糾纏態的製備與操縱；
2006 年，首次實現兩粒子複合係統量子態隱形傳輸，並 在實驗中第一次成功地實現了對六光子糾纏態的操縱。
2006 年夏，中國潘建偉小組、美國洛斯阿拉莫斯國家實 驗室、歐洲慕尼黑大學-維也納大學聯合研究小組各自獨立 實現了誘騙態方案,同時實現了超過 100 公裏的量子保密通 信實驗。其中,潘建偉小組在 2009 年進行的實驗又將絕對安 全通信距離延長到 200 公裏。
2007 年，實現六光子薛定諤貓態。通過實驗成功製備出國 際上糾纏光子數最多的薛定諤貓態和可以直接用於量子 計算的簇態，刷新光子糾纏和量子計算領域的兩項世界紀錄。
2008 年，利用冷原子量子存儲技術，在國際上首次實現了 具有存儲和讀出功能的糾纏交換，建立了由 300 米光纖連 接的兩個冷原子係綜之間的量子糾纏。這種冷原子係綜之間 的量子糾纏可以被讀出並轉化為光子糾纏，以進行進一步的 傳輸和量子操作。該實驗成果完美實現了遠距離量子通信中 急需的“量子中繼器”，向未來廣域量子通信網絡的最終實 現邁出了堅實的一步。8 月 28 日出版的國際著名科學期刊《自 然》，以《量子中繼器實驗實現》為題發表了這項重要研究 成果。
2009 年，由中國科大潘建偉、陳增兵、彭承誌等人組成 的團隊針對量子通信實用化展開了攻關研究,研製成功量子 電話樣機,並在商業光纖網絡的基礎上,組建了可自由擴充 的光量子電話網,節點間距達到 20 公裏,實現了“一次一密” 加密方式的實時網絡通話和 3 方對講機功能,真正實現了“電話 一撥即通、語音實時加密、安全牢不可破”的量子保密電 話。該成果已發表在國際光學領域著名期刊《光學快遞》上, 並立即被美國《科學》雜誌以“量子電話呼叫”為題進行了 報道。
潘建偉人物故事
在短短幾年裏，中國科大的一個人數不多的研究小組竟 然能夠在世界頂級學術刊物發表 36 篇論文，對於高水平論 文非常稀缺的中國科學界來說，是極為罕見的。在當今中國， 發表一兩篇高質量、原創性的論文可能並不稀奇，但在競爭 激烈的世界科學的前沿牢牢地占據一個立足點乃至製高點， 是彌足珍貴的。而這個小組的領軍人物潘建偉教授當時才 36 歲。
第六個“世界首次”
中國科技大學潘建偉教授領導的小組成了首次在《自 然·物理》雜誌發表封麵文章的中國科學家。在這項最新成 果中，潘建偉和楊濤、張強等人首次實現兩粒子複合係統量 子態隱形傳輸，並在實驗中實現了對六光子糾纏態的操縱。
該項成果是“在大尺度量子通信研究中取得的長足進 展。”《自然》雜誌網站稱讚道。“這是為裝備量子效應在通 訊和計算中的應用提供了新的方法。這種量子態隱形傳輸技 術在將來的某一天使得強大的量子計算機成為可能。”
這是潘建偉小組在量子通信領域內取得的第六個“世界 首次”。
“他的工作對於一般人來說是難以理解的，不然會感到 更強的震撼力。”中國科技大學校長朱清時院士介紹說，潘 建偉教授進行著最前沿、最具原創性的基礎研究，研究每年 都有突破，顯示出很強的創新能力。
“現在為了對一個 500 位的阿拉伯數字進行因子分解， 目前最快的超級計算機將耗時上百億年，而量子計算機隻需 大約幾分鍾。人們一旦擁有了一台量子計算機，目前的密碼 係統將很快破解，毫無保密性可言！”中國科技大學合肥微 尺度物質科學國家實驗室教授陳增兵的話語中充滿了自信。
量子信息專家郭光燦院士則指出，量子通信在未來的國 家信息安全方麵具有重要意義，誰掌握了這個手段，誰就掌 握了先機。
彌足珍貴的領先
1999 年，中國學術界對量子通信領域的研究還很陌生， 潘建偉作為主要研究人員（第二作者）的有關實現未知量子 態的遠程輸送的研究成果，同倫琴發現 X 射線、愛因斯坦建 立相對論等影響世界的重大研究成果一起，被評為“百年來 在著名的《自然》雜誌上發表的 21 篇物理學經典論文”。那 一年，他才 29 歲。
潘建偉和他的研究小組的多個“世界首次”讓世界同行 感到驚奇。2004 年，當潘建偉、楊濤等人關於“五光子糾纏 和終端開放的量子態隱形傳輸”的論文發表後，研究成果同 時入選歐洲物理學會和美國物理學會的年度十大進展。
數一數潘建偉發表的論文，就可以從側麵證明他在該領 域具有的核心競爭力：《自然》雜誌 8 篇，《自然·物理》雜 誌(封麵)1 篇，《物理評論快報》27 篇，均屬於頂級的學術 刊物。在短短幾年裏，一個人數不多的研究小組竟然能夠在 世界頂級學術刊物發表 36 篇論文，對於高水平論文稀缺的 中國科學界來說，是極為罕見的。這也說明，潘建偉小組在 量子通訊領域的某一方麵的確是具有世界領先水平的。在當 今中國，發表一兩篇高質量、原創性的論文可能並不稀奇， 但在競爭激烈的世界科學的前沿牢牢地占據一個立足點乃 至製高點，是彌足珍貴的。
2005 年潘建偉還榮幸地被綜述雜誌《現代物理評論》(影 響因子高於《自然》)邀請撰寫綜述文章，這是我國實驗物 理學家在《現代物理評論》上撰寫的第一篇文章。能夠被邀 請在如此權威的學術雜誌上撰寫綜述文章，意味著作者在該 領域所享有的聲望與權威性。
潘建偉的合作夥伴陳增兵教授還告訴記者一個小秘密： 他們剛進行了操縱六個光子(小的量子計算機)進行量子計 算的實驗，這個研究進展還沒有公開發表。與五光子糾纏相 比，六光子糾纏的實驗難度是呈指數增長的。如果這一實驗 結果公布，將成為潘建偉和他的團隊的第七個“世界首次”， 也必將令世界量子信息研究同行為之側目。
不怕輸的精神
取得這一連串驕人成績的潘建偉個頭不高，給人一種親 切、質樸的印象。記者與他不期而遇，是他在北京參加完第 六屆“中國青年科學家獎”頒獎儀式回到中國科技大學的第 二天。
1970 年 3 月出生在浙江東陽的潘建偉，從小卻是個愛玩 的孩子。他曾對別人說，父母從小就很重視對他能力的培養， 從不限製他做什麽，他可以做自己感興趣的事。
“感謝我的父母把家搬到了縣城，因為到了初中，才發 現在農村小學語文基礎很差，英語根本就沒有學過，初中後 才第一次寫作文，結果班主任老師隻給了 40 分，當時我是 班長，覺得很羞愧。但我有一種不怕輸的精神，為了把英語 學好，把同學約到家裏來學，向老師請教，進步非常快。語 文、英語就在那時打下了基礎。”潘建偉說。
到了中國科技大學，他更有機會接受全麵的教育。“當 時班上高考狀元就有 7 個，同學們的素質都很高，我從同學 們那裏學到了很多，對音樂的濃厚興趣，就是受大學同學的 影響。全麵發展對我的人生起了很大的作用。”
他很擅於向別人學習，同時保持著良好的心態。他認為， 做自己喜歡的事是需要有耐心的，欲速則不達。“我願意循 序漸進地學習、工作。成功了，當然很高興；不成功，也不 覺得失去了什麽。我一直很努力，但不拚著命學。”
潘建偉是愛因斯坦的崇拜者，在大學時就喜歡閱讀《愛 因斯坦文集》。“愛因斯坦的散文是最深刻、最美的，讓我堅 定了研究物理的決心。讓我感覺從簡單的事實後麵可以找到 一個規律，現在、將來不會變。”
1987 年至 1995 年，在獲得中國科技大學理論物理學士 和碩士學位後，潘建偉於 1996 年來到奧地利維也納大學攻 讀博士學位，導師是量子力學的世界級大師塞林格。他從老 師那裏不斷地獲取量子信息前沿領域的最新知識，同時，潘 建偉敏銳地洞察到這一學科未來必有大的發展，便及時追蹤 國際前沿，走出了自己的研究道路。
“幽靈般的相互作用”
量子糾纏，被愛因斯坦稱為“遙遠地點間幽靈般的相互 作用”，現在科學家用真實的實驗證實了愛因斯坦的想象。 為了認識和促進光子之間糾纏狀態，潘建偉同國內及德國、 奧地利專家合作，對這一世界性難題研究了近十年。
郭光燦院士對量子糾纏概念做了如下的描述：量子糾纏 是光子間的神秘的聯係，奇妙在對其中的一個光子測量就可 以了解另外一個光子的狀態；光子糾纏是一個整體，兩個光 子作為一個整體來看時如果試圖竊聽或偷走其中一個光子 的信息，你將任何信息都得不到。這是另外一個特性，這就 是其保密安全性所在。
但由於在量子通信通道中存在種種不可避免的環境噪 聲，“量子糾纏態”的品質會隨著傳送距離的增加而逐漸降 低，導致量子通信手段目前隻能停留在短距離應用上。
2005 年，當潘建偉與楊濤、彭承誌等同事們發表了題為 “13 公裏自由空間糾纏光子分發：朝向基於人造衛星的全球 化量子通信”的研究論文後，13 公裏———這個目前國際上 自由空間糾纏光子分發的最遠距離，其糾纏的特性仍然能夠 保持的實驗結果，讓人們開始思考實現全球化的量子通信的 可能性。
一個年輕、成功的團隊
2001 年起，潘建偉在中國科技大學負責組建了量子物理 和量子信息實驗室，該實驗室現在已經成為籌建中的合肥微 尺度物質國家實驗室的重要組成部分。“中國科技大學很早 就比較重視量子信息研究，因為有學校的支持，我們才能夠 深入做下去。”
回憶 2001 年實驗室組建之初的情景，潘建偉至今記憶 猶新。“當時申請的經費是 200 萬元，而中科院基礎科學局 撥了 400 萬元，在中科院基礎科學局、國家基金委支持下， 讓我們從無到有，很快，設備、人員就到位了。”
潘建偉和他的團隊成員都是 30 歲左右的青年學者，1969 年出生的楊濤教授是年齡最大的一位，楊濤教授介紹說：“五 個教授雖然學科背景不同，但大家在一起工作很愉快。潘建 偉在理論和實驗領域都有研究，我的學科是電子學，陳增兵、 鬱司夏偏重於理論，杜江峰研究核磁共振和量子博弈，我們 的知識是互補的，在學科交叉中才有新的生長點。”
量子物理與量子信息研究部有 5 個教授，1 個副教授，2 個博士後，2 個博士，培養的碩士、博士生 30 人。研究部在微尺度物質國家實驗室中是人數最少的一個，而團隊合作卻是 充滿活力和高效的：2001 年開始組建，2002 年就有成果， 到 2003 年的時候，在量子通信領域實驗研究已經有了很大 進展。
在團隊裏，潘建偉是一個出色的領導者和組織者。他的 同事陳增兵教授說，潘建偉很有激情，很會鼓勵大家愉快地 工作。作為一位領軍人物，他的眼光獨到，具有前瞻性。
陸朝陽是潘建偉的博士生。在他眼裏，潘老師和藹、親 切，第一次見麵就留下了深刻的印象。“我本來沒有報他的 研究生，和他交談以後，我就修改了誌願。在這個團隊最大 的收獲，是學會了如何做科研。”
“我從來不限製他們，關鍵是激發並培養他們對研究問題 的興趣。這些學生都要送到國外去學習一段時間，從事一 項事業，必須依靠團隊的力量。”潘建偉了解國際量子通信 的研究動向，積極推薦自己的學生到國外最領先的研究小組 學習，潘建偉剛畢業的博士張強現在已經到斯坦福大學深造， 陸朝陽也將不久前往英國劍橋大學，國外的研究小組都很樂意接納他的學生。 良好的科研氣氛，先進的設備，與國際前沿小組聯係緊 密，加上明確的目標和堅定的決心，年輕的潘建偉帶領著年 輕的團隊，將我國多粒子糾纏態實驗研究帶入了國際領先水 平。
女兒是最得意的成果
潘建偉的號召力，在中學時就體現出來了。高中畢業那 年，喜歡探險的他鼓動了 5 個男生、4 個女生騎車一起去雁 蕩山旅行。他們每人兜裏隻有 10 多元錢，每到晚上，他就 拿著學校開的介紹信到當地學校請求住宿。對潘建偉來說， 這 5 天的探險經曆是非常開心和愉快的。同他一起探險的， 有一位名叫樓小青的女同學，經常受到潘建偉的關心和照顧， 後來，她成了潘建偉的終身伴侶。
樓小青一直默默支持他的事業，並隨著丈夫科學探險的腳 步到世界各地奔波。後來，樓小青還放棄在奧地利的經濟 學博士學位，成為專注於家庭的主婦。他們有一個女兒，小 名叫嘟嘟。潘建偉笑著說：“小孩是我最得意的成果，她什 麽時候長牙，什麽時候走路，都是我關心的。”對他來說， 一份自己熱愛的事業，和一個和睦的家庭，是同樣重要的。
在德國海德堡，他經常到田野裏散步，當發現山地裏有 野薺菜，他又像學生時代那樣，一定要撿拾薺菜回來吃。記 者發現，他是以自己特有的方式，為自己做一次心靈的放鬆和自由。放鬆之後，他又以飽滿的精神投入到工作和學習中 了。
整體發展才是最重要的
基於在未來 20 年內量子通信會有大規模運用，現在美 國、歐盟、日本都非常重視這一領域。
郭光燦院士說，“在原創性研究領域，第二都是失敗！ 中國人要在科學研究上爭第一。從整體上講，我國量子通信 研究處於部分領先，整體發展才是學科建設最重要的因素。 如果有更多的人多做一些事，經過 10 年、20 年的努力，中 國的國力就會有很大提高。”
量子信息研究正朝著量子密碼、量子計算機、量子存儲 三個方向發展，目前潘建偉正在思考，如何讓量子通信的整 體研究能力得到提升。此時，在德國海德堡大學，潘建偉和 國外同行進行著量子存儲合作研究，因為進行量子通信研究， 沒有量子存儲這個技術基礎，研究將無法深入下去。
“我到德國海德堡大學參與合作研究，是為了學習量子存 儲技術，在那裏可以提高自己，在量子存儲研究方麵，海 德堡大學是世界四個最高技術小組之一。三年的合作研究， 我們已經在量子信息存儲研究方向上有了相當的技術積累。 從明年開始，我的工作重心逐漸轉移到國內，以期早日在國 內完成量子信息傳輸技術和存儲技術的綜合。”潘建偉教授 說。
六個世界首次
1997－1998 年，首次成功地實現了量子態隱形傳送 (1997)以及糾纏態交換(1998)；
1999－2000 年，首次成功實現三光子(1999)、四光子糾 纏態(2001)，並利用多粒子糾纏態首次成功地實現了 GHZ 定 理的實驗驗證(2000)；
2003 年，首次成功地實現了自由量子態的隱形傳送；
2003 年，首次實現糾纏態純化以及量子中繼器的成功實 驗； 2004 年，首次取得五粒子糾纏態的製備與操縱；
2006 年，首次實現兩粒子複合係統量子態隱形傳輸，並 在實驗中第一次成功地實現了對六光子糾纏態的操縱。
【編者注】本文綜合互動百科等各方網絡資料整理而成。
《科大瞬間》文學城編輯部
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這是我聽經辦的老先生們說的，言語間頗為不齒。