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中國科大:在量子世界翻起“筋斗云”

  • 發(fā)布時(shí)間:2016-02-23 01:30:51  來源:科技日?qǐng)?bào)  作者:佚名  責(zé)任編輯:羅伯特

  ■“彎道超車”的創(chuàng)新動(dòng)力

  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?!迸私▊ミ@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(duì)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(cè)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(píng)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(píng)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?!庇龅竭^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)?!臣堋!迸私▊フf:“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?!?/p>

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