“墨子”之夢(mèng)的軌跡

科學(xué)家潘建偉說(shuō)，我國(guó)首顆量子衛(wèi)星之所以起名叫“墨子”號(hào)，因?yàn)槟樱覍W(xué)派的創(chuàng)始人，也是戰(zhàn)國(guó)時(shí)期著名的思想家、教育家、科學(xué)家、軍事家）首先通過(guò)小孔成像實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)了光是直線傳播的，而且墨子提出了某種意義上的粒子論。因此，光量子學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星用這位中國(guó)先賢命名，是非常妥帖的。

量子力學(xué)的世界級(jí)大師塞林格教授曾經(jīng)這樣教導(dǎo)過(guò)他的一名中國(guó)學(xué)生：“你的努力，不僅是為自己，更是為國(guó)家！”這名中國(guó)學(xué)生的確沒(méi)有辜負(fù)導(dǎo)師的期許，他和同事們所取得的研究成果同愛(ài)因斯坦建立相對(duì)論、倫琴發(fā)現(xiàn)X射線等影響世界的重要發(fā)現(xiàn)一起，被《自然》雜志評(píng)選為“百年物理學(xué)21篇經(jīng)典論文”。數(shù)年后，他帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)在中國(guó)建立起世界領(lǐng)先的量子光學(xué)實(shí)驗(yàn)室，創(chuàng)造了一個(gè)又一個(gè)舉世矚目的“世界首次”。

這個(gè)人就是將世界首顆量子科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星“墨子”號(hào)送上太空的中國(guó)科學(xué)家——潘建偉。

潘建偉在中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)學(xué)習(xí)期間，第一次領(lǐng)略到量子世界的奇妙。但隨著研究的深入，他越發(fā)意識(shí)到量子理論中的各種奇特現(xiàn)象需要更加尖端的實(shí)驗(yàn)技術(shù)和條件才能夠得到驗(yàn)證，而當(dāng)時(shí)國(guó)內(nèi)在這方面還相對(duì)落后。1996年，潘建偉來(lái)到奧地利因斯布魯克大學(xué)，師從奧地利物理學(xué)家塞林格攻讀博士學(xué)位。那時(shí)塞林格教授已經(jīng)建立了量子實(shí)驗(yàn)室，并且是量子物理學(xué)領(lǐng)域的國(guó)際權(quán)威。在這里，潘建偉和同事們完成了國(guó)際上首次量子隱形傳態(tài)實(shí)驗(yàn)，這被認(rèn)為是量子信息實(shí)驗(yàn)領(lǐng)域的開(kāi)端。此后幾年內(nèi)，潘建偉和同事們又先后完成了一系列量子信息領(lǐng)域的先驅(qū)性實(shí)驗(yàn)，這些寶貴的經(jīng)歷為潘建偉日后在量子通信領(lǐng)域的突破性貢獻(xiàn)奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。潘建偉對(duì)奧地利的感情非常深厚，他在奧地利求學(xué)期間，得到了奧地利外交部和學(xué)術(shù)交流機(jī)構(gòu)的資助。博士畢業(yè)后，潘建偉又繼續(xù)在維也納大學(xué)實(shí)驗(yàn)物理所從事博士后研究。維也納大學(xué)正是薛定諤等量子力學(xué)的奠基人工作過(guò)的地方，無(wú)疑是量子力學(xué)的“圣地”之一。

我國(guó)在量子通信領(lǐng)域的研究起步較早，在20世紀(jì)90年代初就有郭光燦院士、張永德教授等老一輩科學(xué)家對(duì)該領(lǐng)域發(fā)展的密切關(guān)注，并且中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)已經(jīng)發(fā)表了一些該領(lǐng)域的論文。

2001年，潘建偉回國(guó)組建實(shí)驗(yàn)室，一切從零開(kāi)始。在中科院的重視和支持下，實(shí)驗(yàn)室的發(fā)展速度非?？?，很快就有了一批由中國(guó)人完成的量子信息領(lǐng)域的重要成果。在那之后，從2004年起，中科院的支持力度進(jìn)一步加大。

同時(shí)，國(guó)內(nèi)其他團(tuán)隊(duì)也發(fā)展起來(lái)了。從2005年開(kāi)始，國(guó)家的重大研究計(jì)劃也開(kāi)始注意到了量子調(diào)控，在一些科學(xué)家的建議下，量子調(diào)控成為國(guó)家重大研究計(jì)劃的內(nèi)容，到目前這一計(jì)劃已經(jīng)執(zhí)行了十余年。

近年來(lái)，中科院?jiǎn)?dòng)量子衛(wèi)星項(xiàng)目，國(guó)家發(fā)改委啟動(dòng)“京滬干線”地面量子通信網(wǎng)絡(luò)項(xiàng)目，為量子通信技術(shù)實(shí)現(xiàn)跨越式發(fā)展注入了長(zhǎng)足的動(dòng)力。

量子通信是目前為止唯一被嚴(yán)格證明可提供無(wú)條件安全的保密通信手段。我國(guó)發(fā)射全球第一顆量子實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星以及“京滬干線”的建成，奠定了中國(guó)在量子通信領(lǐng)域的領(lǐng)跑地位。目前，在量子通信領(lǐng)域，無(wú)論是科學(xué)研究還是實(shí)際應(yīng)用，我國(guó)都已處于世界領(lǐng)先水平。我們也期待著，量子通信從理論到實(shí)驗(yàn)再到實(shí)踐的完美蛻變。

所以，當(dāng)昔日的老師主動(dòng)提出加入到我國(guó)量子衛(wèi)星計(jì)劃中的請(qǐng)求后，順理成章地，奧地利就成了量子科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星項(xiàng)目的第一個(gè)國(guó)際合作伙伴。我國(guó)量子科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星會(huì)向全世界開(kāi)放，在奧地利之后，德國(guó)、意大利、加拿大等國(guó)的團(tuán)隊(duì)也主動(dòng)請(qǐng)求加入。

作為量子通信領(lǐng)域的技術(shù)強(qiáng)國(guó)，中國(guó)正從經(jīng)典信息技術(shù)的跟隨者，轉(zhuǎn)變成未來(lái)信息技術(shù)的并跑者乃至領(lǐng)跑者?；仡欀袊?guó)量子通信領(lǐng)域的發(fā)展歷程，成績(jī)的取得當(dāng)然離不開(kāi)一代代科學(xué)家孜孜不倦的奮斗與拼搏。

2016年8月16日凌晨，被命名為“墨子”的中國(guó)首顆科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星開(kāi)啟星際之旅。它承載著率先探索星地量子通信可能性的使命，并將首次驗(yàn)證空間尺度量子理論的真實(shí)性。