中國科大：在量子世界翻起“筋斗云”

在《西游記》里，孫悟空一個(gè)“筋斗云”就能越過十萬八千里。

幾百年后，中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)潘建偉團(tuán)隊(duì)在微觀粒子的層面驗(yàn)證了“筋斗云”這種超能力的可實(shí)現(xiàn)性——利用量子糾纏發(fā)展出的量子隱形傳態(tài)，可以將物質(zhì)的未知量子態(tài)精確傳送到遙遠(yuǎn)地點(diǎn)，就像孫悟空的“筋斗云”一樣，可以實(shí)現(xiàn)從A地到B地的瞬間傳輸。

中國科大牽頭承擔(dān)的“量子科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星”將于今年發(fā)射，屆時(shí)可以實(shí)現(xiàn)高速星地量子通信，并連接地面的城域量子通信網(wǎng)絡(luò)。千公里光纖量子通信骨干網(wǎng)工程“京滬干線”項(xiàng)目正在穩(wěn)步建設(shè)，將于年底前后建成，將推動(dòng)量子通信技術(shù)在國防、政務(wù)、金融等領(lǐng)域的應(yīng)用。

“如果我們帶著一個(gè)保險(xiǎn)箱去北京開會(huì)，而保險(xiǎn)箱的鑰匙落在合肥了，在合肥的同事可以通過量子隱形傳態(tài)將鑰匙的每一個(gè)特征都精確傳送到北京，而在此過程中他并不掌握這把鑰匙的任何信息。這在經(jīng)典世界中是不可想象的。”潘建偉這樣描述量子世界與經(jīng)典世界的差異。

在這個(gè)神奇的世界里開疆辟土，這個(gè)團(tuán)隊(duì)有著明確的路線圖：通過量子通信研究，從初步實(shí)現(xiàn)局域量子通信網(wǎng)絡(luò)，到實(shí)現(xiàn)多橫多縱的全球范圍量子通信網(wǎng)絡(luò)，以保證信息傳輸?shù)慕^對安全；通過量子計(jì)算研究，為大規(guī)模計(jì)算難題提供解決方案，實(shí)現(xiàn)大數(shù)據(jù)時(shí)代信息的有效挖掘；通過量子精密測量研究，實(shí)現(xiàn)新一代定位導(dǎo)航等。

2004年，潘建偉團(tuán)隊(duì)利用五光子糾纏，首次實(shí)現(xiàn)了終端開放的、多接收用戶的量子隱形傳態(tài)；2006年，利用六光子糾纏，該團(tuán)隊(duì)首次實(shí)現(xiàn)了兩粒子復(fù)合系統(tǒng)的量子隱形傳態(tài)；2015年更是首次實(shí)現(xiàn)了多個(gè)自由度的量子隱形傳態(tài)……

2016年初，國家自然科學(xué)獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)在萬眾期待中揭曉，中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)潘建偉團(tuán)隊(duì)的“多光子糾纏及干涉度量”團(tuán)隊(duì)獲此殊榮。在此前一個(gè)月，英國物理學(xué)會(huì)新聞網(wǎng)站評選出的2015年度國際物理學(xué)十大突破公布，潘建偉和陸朝陽因首次實(shí)現(xiàn)同時(shí)量子隱形傳輸一個(gè)基本粒子（光子）的兩個(gè)內(nèi)秉屬性的工作入選，并位列榜首，這也是在中國本土完成的工作第一次獲此榮譽(yù)。

這是一個(gè)團(tuán)隊(duì)集體的榮譽(yù)。

   “科研需要長遠(yuǎn)規(guī)劃和群體作戰(zhàn)，不能單打獨(dú)斗。”作為團(tuán)隊(duì)的核心人物，潘建偉從2001年就開始人才布局。從中國科大起步，輻射奧地利因斯布魯克大學(xué)、英國劍橋大學(xué)、德國馬普量子光學(xué)所、瑞士日內(nèi)瓦大學(xué)、美國斯坦福大學(xué)……2008年，潘建偉帶領(lǐng)在德國的團(tuán)隊(duì)整體回歸中國科大，而其他分布在世界各地的年輕人也陸續(xù)回國，以陳宇翱、陸朝陽、張強(qiáng)、趙博等為代表的一批優(yōu)秀的青年學(xué)者組成了一支精干的研究團(tuán)隊(duì)。

2007年，英國《新科學(xué)家》雜志曾在“中國崛起”特刊中評價(jià)道，“潘和他的同事使得中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)——因而也是整個(gè)中國——牢牢地在量子計(jì)算的世界地圖上占據(jù)了一席之地”；2012年，英國《自然》雜志在報(bào)道該項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)量子通信研究成果的新聞特稿“量子太空競賽”中不吝贊美之詞：“這標(biāo)志著中國在量子通信領(lǐng)域的崛起，從十年前不起眼的團(tuán)隊(duì)發(fā)展成目前的世界勁旅，并將領(lǐng)先于歐洲和北美……”

為什么能取得如此驕人的成績？“有好的機(jī)遇”，彭承志謙虛地說，“興趣決定我們到底能走多遠(yuǎn)，堅(jiān)持讓我們時(shí)刻準(zhǔn)備著。”遇到過困難嗎？“困難經(jīng)常有”，剛完成博士論文時(shí)，潘建偉覺得光子糾纏的方向已經(jīng)沒法再深入了，“當(dāng)時(shí)很困惑”，然而堅(jiān)持下來，卻是柳暗花明。

    爭論是這個(gè)團(tuán)隊(duì)的常態(tài)，團(tuán)隊(duì)成員、菲涅爾獎(jiǎng)得主陳宇翱說：“在學(xué)術(shù)問題上，我們經(jīng)常‘吵架’。”潘建偉說：“我隨時(shí)準(zhǔn)備改變我的想法，團(tuán)隊(duì)的開放包容和緊密合作才能促進(jìn)各自的成長。”（吳長鋒）