2022年初,美国最重要的综合性战略研究机构兰德公司发布了《中美量子技术工业基础对比》报告。报告指出,中国在量子通信技术处于国际领先地位,而且在部分量子计算领域比肩美国。时间回溯到1998年,当年,我国第一次关于量子信息的香山会议正在举办,时年28岁的潘建伟作了题为“量子通讯的突破性进展”的报告。这次香山会议标志着我国开始进入量子信息这一新兴领域。
从零开始的新领域,却可以在短短20余年间实现跟跑、并跑到部分领跑的飞跃,是包括潘建伟在内的量子科技工作者刻苦攻关的结果,也是一个蓬勃向上的时代的缩影。
1996年,潘建伟从中国科学技术大学理论物理专业研究生毕业,怀揣着探究量子世界的热情,准备出国留学继续深造。起初,国内的导师推荐了包括诺奖得主在内的几位著名学者,然而潘建伟并不单纯从名气角度考虑,反而认为当时并不十分出名的奥地利因斯布鲁克大学的安东 · 蔡林格教授年富力强,在学术上非常活跃,希望可以在他的团队做一些最前沿的、有意思的工作。事实证明,潘建伟对导师的选择无疑是成功的。“很多人都有跳起来摘下苹果的能力,关键看你是否站在有苹果的树枝下,而导师就是将你带到有很多苹果的树枝下的人。”潘建伟当初是这样选择导师的,后来他对学生的指导,同样是尽力将学生带到“苹果树”下。
第一次见到蔡林格教授的情景,潘建伟在许多场合回忆过。蔡林格教授问眼前这位中国小伙子:“将来的梦想是什么?”潘建伟回答:“我希望在中国建一个世界一流的量子实验室。”正是怀抱着这样的家国理想,为了尽快掌握量子实验方面的知识和要领,潘建伟几乎整天都泡在实验室里。一个理论物理专业的硕士,要想很快进入实验量子物理的前沿,其中的困难可想而知。从开始做实验调试个几分钟就已经满头大汗,到后来可以在黑暗中调试实验仪器,一调就调几个小时,手感精度可以到几十个微米。
更让潘建伟记忆深刻的是一个晚上,蔡林格教授看到他办公室里的灯还亮着,很高兴地问:“你怎么这么用功?”潘建伟回答道:“教授,我在为你勤奋工作。”教授当时脸色就变了,很严肃地讲:“你错了,你不是为我在工作,你是为了你自己、为了科学在工作。”这句话让潘建伟铭记在心。多年以后,他也同样要求自己的学生:首先要认识到是为自己工作,这样才能尽心;把自己的工作做好之后,才能谈到为科学、为国家而奋斗。
潘建伟在奥地利攻读学位的时候,正是量子信息这门新兴科学开始蓬勃发展的年月。潘建伟和同事们一起先后完成了多个量子信息领域的奠基性实验工作,其中包括后来被公认为量子信息实验研究的“开山之作”:首次实现量子隐形传态。随着研究的深入,潘建伟越来越深刻地了解到,这门科学能够用一种革命性的方式对信息进行编码、存储、传输和操纵,将带来巨大的应用价值并具有重大的科学意义,势必会推动整个信息技术的革命。因此,在怀着极大的热情与量子打交道的同时,潘建伟将目光投向了国内,迫不及待地希望祖国能很快跟上这个新兴科技领域的发展步伐。
从1997年开始,潘建伟每年都利用假期回到科大讲学,为我国在量子信息领域的发展提出建议,并带动一批研究人员进入这一新兴领域。2001年,潘建伟在中国科学院的支持下,回到母校组建了量子物理与量子信息实验室。虽然是从零开始,但实验室在组建之初就得到了中国科学院和中国科大的大力支持,在以后的几年里又陆续得到了国家自然科学基金委和科技部等主管部门的大力支持,因此实验室的发展速度非常快。到2004年,潘建伟团队首次实现了五光子纠缠和终端开放的隐形传态,不仅创造了当时多光子纠缠数目的世界记录,研究成果还是我国量子信息实验研究首篇发表在《自然》杂志上的论文,标志着团队在光量子调控领域已经走在了世界前列。
尽管在国内的实验室已有所成就,但潘建伟很清楚,量子信息科学领域是一个日新月异、正在迅速发展的多学科交叉领域,要想取得更大的突破,需要各方面的人才汇聚和技术的集成。因此,那些年里,为了做好量子信息这盘“菜”,潘建伟一直在储备各种“原料”,将不同学科背景的优秀毕业生一一送出国门,到德国、英国、美国、瑞士、奥地利等量子信息研究的优秀国际小组加以锻炼。
2009年国庆节前夕,潘建伟在北京参观《复兴之路》大型主题展后,满怀激情地给在海外的学生们发去了一条言简意赅而又语重心长的短信:“……我正在人民大会堂看《复兴之路》,感触良多!甚望你能努力学习提升自己,早日学成归国为民族复兴、科大复兴尽力!”受此感召,那些当年特意“放飞”国外学习的学生们履行君子之约悉数回国,一支在世界范围内综合能力突出的“量子梦之队”组建完成了。在同行眼中,“量子梦之队”中的每个人简单又赤诚,团结又协同,丰富且多样,团队中有单光子探测技术、激光技术、冷原子存储技术、超冷原子调控技术、电子学技术,还有专门从事理论研究的,如同交响乐团中各司其职的乐手,共同奏响探索量子世界的乐章。
经过多年的积累,这支队伍已经发展成为在量子信息领域多个方向具备较强综合实力、具有重要国际影响力的研究团队,产出了一项项开创性的成果:“墨子号”量子卫星在国际上率先实现空间量子科学实验,标志着我国在量子通信领域取得国际引领地位;“九章”“祖冲之号”量子计算原型机达到“量子计算优越性”里程碑,使得我国成为目前唯一在两种物理体系都达到这一里程碑的国家,牢固确立了国际第一方阵地位……这一过程中,一批杰出的青年人才茁壮成长、脱颖而出。他们无疑是幸运的,就像潘建伟当年师从蔡林格教授一样,他们也都被导师带到了一棵棵“苹果树”下;而身处这个优势互补的团队,也大大增强了他们跳起来摘苹果的能力。
在带领团队从事科技攻关的同时,潘建伟也非常关注面向未来的人才培养工作。量子信息科技发展到今天,其基础性、原理性问题逐步得到解决,关键核心技术相继取得突破,已进入到科技研发、工程应用和产业培育一体化推进的关键期。但整体而言,我国目前量子科技领域的学科交叉和应用复合型人才还有所不足,难以支撑从科研成果到产业转化全链条的需求。
在教育部的支持下,潘建伟和同事们推动中国科大设立了国内首个量子信息本科专业和首个量子科技方向的博士学位授权点。2021年7月,中国科大与国家实验室共建的未来技术学院正式成立,潘建伟担任院长。未来技术学院面向量子信息科技发展对未来人才的需求,基于中国科大的优势专业和学科方向,围绕量子信息科技国家战略需求,打造体系化、高层次量子科技人才培养平台,造就一批未来能够把握世界科技大势、善于统筹协调的世界级科学家和领军人才。在潘建伟看来,未来技术学院正是中国科大践行“教育、科技、人才一体化发展”的重要举措。
从留学时形成的美好梦想,到回国组建团队,到培养和汇聚人才,一步步发展壮大,潘建伟一直为在中国建一个世界一流的量子实验室而努力。虽然总是在忙碌,但潘建伟却乐于其中。他认为,能在目前的基础上将量子技术发展到极致,既对国家和民族有利,又能满足自己的好奇心,这是他感到最愉快的事情,也是他最大的心愿。
潘建伟在实验室
来源 | 《中国研究生》杂志2024年9月刊(做新时代大先生——优秀研究生导师专刊)
文、图|中国科学技术大学供稿
排版 | 舒诗芮(南京理工大学)
责编 | 李瑞英