首页  >  媒体动态  >  媒体动态详情

中国科学院院士潘建伟: “杰青”四年为中国量子技术筑牢根基

2024-02-28   中国科学报   阅读量:103

潘建伟(中)在实验室讨论实验进展。受访者供图

    ■本报记者 倪思洁 实习生 阚宇轩

    在中国,提到“量子通信”,必然会提到一个名字——中国科学院院士、中国科学技术大学教授潘建伟。

    早在21世纪初,潘建伟就已经在心里设计出一张中国量子技术发展的“规划图”:从初步实现局域的量子通信网络,到实现天地一体的全球范围量子通信网络,大幅提升信息传输的安全性;通过量子计算研究,实现大数据时代信息的有效挖掘;通过量子精密测量研究,实现更精确的定位导航、医学检测和引力波探测等……

    他要做的,就是一步步攻克这张“规划图”上的各个技术难点,把中国量子技术的“大厦”盖起来。而国家杰出青年科学基金项目(以下简称杰青项目),支持他筑牢了大厦的基座。

    “很大的自由度”

    2008年,潘建伟结束了在德国的合作研究,回到中国科学技术大学工作。当时,他已经得知国家自然科学基金委员会(以下简称自然科学基金委)设立了杰青项目。

    杰青项目于1994年由国务院批准设立,经过几年发展日渐成熟,成为我国高端人才资助计划的引领者。潘建伟知道,对于国内青年学者来说,杰青项目带来的远不止是一种光环。

    “国内科研项目大都要求课题有非常明确的科学目标,申请人必须证明自己能够很好地完成项目设定目标才能获得支持,但杰青项目不同,它是选人的,是在基础研究领域选拔取得过较好科研成绩的青年学者,给他们很大的自由度,让他们可以自主选择研究方向。”潘建伟说。

    2009年,在学校的支持下,潘建伟向自然科学基金委提交了杰青项目申请。

    当时,潘建伟团队已经在安徽合肥建立了世界上第一个光量子电话网,实现了“一次一密”加密方式的实时网络通话。潘建伟团队也已经获得了多方面的项目支持。

    答辩时,一位评审人问他:“你已经有那么多项目,为什么还来申请杰青项目?”

    潘建伟回答:“我的项目都是目标特别确定的科研项目。但是,我想做一些自己感兴趣的、风险较高、不确定性大的课题,目前还没有相应的经费能支持我做这样的工作。”

    潘建伟的项目申请书中,确实有很多内容具有较大的不确定性。

    早在2001年,潘建伟就已经在国内开展过一些量子信息科学方向的研究工作。2003年,他发现,量子信息处理特别是光量子信息处理过程中,有一个对远距离量子通信比较重要的问题始终没有得到解决——光量子的信息存储。

    “如果不能存储,一边的光子飞出来时,另一边的光子没有飞出来,它们就碰不到一起,便难以实现多光子纠缠。而最好的方式是先将光子全都存下来,然后让它们同时飞出来,这样就能够进行多光子干涉纠缠了。”潘建伟解释说。

    说起来简单,做起来难。为了学习和发展量子存储技术,2003年,潘建伟赴德开展合作研究。直到2008年他带着团队集体回国时,国内外依然没有解决冷原子量子存储技术最核心的问题——把纠缠光源里发射出的光子储存到冷原子存储器中。

    因此,潘建伟在其杰青项目申请书中,着重写的一个研究方向就是要破解这项难题。至于是否能在短期内做成,他并没有十足的把握。

    此外,在这份申请书中,他还写了另外两个同样具有高度不确定性的研究课题:一是克服大气对光子造成的损耗;二是利用量子中继实现远距离量子通信。

    “不会过于在乎短期结果”

    当时,无论是国内还是国外,都没有一位研究者敢保证潘建伟申请书上的目标一定能实现。

    但潘建伟凭借以往的技术积累和对未来科研方向的思考,依然打动了评委。

    “我们当时思考的是利用光纤做一个城域网,利用量子中继把两个城市之间的网络结合在一起,利用量子卫星实现远距离量子通信。将这三个结合在一起,就可以做一个全球化的量子通信网络。”潘建伟说。

    这是一张颇具雄心的“规划图”。2009年,潘建伟如愿获得杰青项目支持,项目执行期为2010年至2013年,共4年。

    杰青项目的4年,对于潘建伟来说是自由而专注的4年。“管理者并不会过于在乎短期结果。”潘建伟说。

    4年里,项目成果没有达到潘建伟最希望达到的“成功”:他们完成了自由空间量子通信的地面实验,但只是证明了用量子卫星开展远距离量子通信的可行性;冷原子量子储存的性能有了大幅提升,但还不足以支持远距离量子通信。

    在项目结束的数年后,以杰青项目成果为基础的系列前沿成果终于以一鸣惊人的方式轰动全球。

    2016年,潘建伟团队牵头研制并成功发射了国际上首颗量子科学实验卫星“墨子号”。

    2020年,通过发展高亮度光与原子纠缠源、低噪高效单光子频率转换技术和远程单光子精密干涉技术,潘建伟团队成功将相距50公里光纤的两个量子存储器纠缠起来,为构建基于量子中继的量子网络奠定了基础。

    同年,潘建伟团队构建了76个光子的量子计算原型机“九章”,处理高斯玻色取样问题的速度比当时最快的超级计算机快100万亿倍,使中国成为全球第二个实现“量子计算优越性”的国家。

    此后,潘建伟又带领团队建成了国际上首条量子保密通信骨干网“京沪干线”;构建了首个空地一体的广域量子保密通信网络雏形,使我国量子通信的实验研究和应用研究处于国际领先水平……

    “杰青项目对量子计算、量子中继、量子卫星的突破都起到了非常好的支持作用。”潘建伟说。

    选一条适合自己的赛道

    作为团队负责人,潘建伟会鼓励身边的青年科研人员申请杰青项目等科研项目。他认为,杰青项目与其他人才计划有很大不同,除了荣誉感,更有对科研人员自由探索的支持。

    不过,近年来,由于一些人才计划和项目在执行过程中被赋予过多与其政策目的和定位不相干的利益,各类弊端不断显现,迫使科研人员将大量时间和精力投入各种人才类计划或人才类科研项目的申请中,造成了科研圈的“内卷”。

    在潘建伟看来,这与科研人员所在高校、科研机构的评价体系有关。他建议,高校和科研机构的评价方式应当更灵活,让科研人员的研究水平得到更专业的评估,让没申请到或不愿意申请人才类计划或人才类科研项目的科研人员能得到与他们科研水平相匹配的待遇。

    潘建伟认为,“十几年之前,人才类计划或人才类科研项目对于评价人才及其所在机构或学校来说,可能是一个比较好的标准。随着国家科技水平的发展,评价指标也需要作出相应调整。当前,国家已经做了很多改革,例如,几种人才类计划或人才类科研项目只能承担一个。这样的改革效果是很好的。”

    此外,对于青年人抱怨科研圈“内卷”问题,潘建伟认为,“内卷”缘于所有人都在同一条赛道上竞争。

    第一种“内卷”出现在人才培养环节。“大家都去读博士,很多非常重要的岗位反倒没有人做。这与我们的传统文化有关,‘万般皆下品,唯有读书高’。”潘建伟说。

    第二种“内卷”出现在职业晋升环节。“我在美国海德堡大学工作时,发现了一个有趣的现象,大学的教授数量并不多,多的是技术人员。技术人员的收入不比教授和科研人员低,他们做的那些精密机械加工等工作,教授是做不了的。技术人员服务完我们的科研项目后,学校也允许他们为社会提供服务,所以他们能够挣到一些额外收入。但是,在国内,大家都想评教授,就连技术人员也想评教授。这条路线就不对了。”潘建伟说。

    尽管“内卷”有其不合理性,但潘建伟认为,“卷”是一种“必然”。“既然你将科研作为职业生涯,那么竞争是必然的。”潘建伟说。

    潘建伟为科研圈里的青年人提出了两条建议。

    一是选择自己感兴趣的领域,“做一件事情,要有自己的兴趣。有兴趣就会有耐心,就能够长期坚持下去”。

    二是选择一个新兴领域和在该领域活跃的导师,“进入一个新兴领域,是避免‘卷’的一个比较好的方式,因为该领域长满了科学的果子,研究者又不太多,跳一跳就能够得到。选导师时不要只看老师或学校的名气,而是要选择在学术圈里更活跃的老师,因为新兴学科一定处在活跃期”。

    对于杰青项目的未来发展,潘建伟则一直有一个“不卷”的期盼:“我期盼着有一天杰青项目可以给做得好的项目获得者延长支持期限,让他们的创新工作可以持续进行下去。”

潘建伟
中国科学院院士
发展中国家科学院院士