陳竹沁
“愛因斯坦一定會對此感到驚訝”
在1992年的本科畢業(yè)論文中,綽號“阿爾伯特”的中科大近代物理系學(xué)生潘建偉,選擇站在“偶像”愛因斯坦一邊,集中研究、總結(jié)了量子世界的各種佯謬。此后25年窮極探索,從一張桌子的距離,到千公里級的“星地穿越”,他所有的實驗數(shù)據(jù)證明 :愛因斯坦是錯的。
他培養(yǎng)出數(shù)位“操縱光子的巫師”,從三光子到十光子,一路保持世界領(lǐng)先,將“量子糾纏”進行到底;他將“量子隱形傳態(tài)”從科幻世界帶進現(xiàn)實,實現(xiàn)距離和維度的多次跨越。
正是借助這些基礎(chǔ)特性,量子保密通信正在中國率先從夢想王國邁入產(chǎn)業(yè)化軌道;量子計算機和量子精密測量的基礎(chǔ)研究,也日益成為大國“必爭之地”。至少15年以上的長遠目光,令潘建偉團隊在中國的這些前沿應(yīng)用領(lǐng)域,牢牢占據(jù)主角的位置。
如今他執(zhí)掌著上億元科研經(jīng)費,同時是國家領(lǐng)導(dǎo)人和商業(yè)巨頭頻繁的座上賓。他沒有辜負20年前的自己——在奧地利,博士導(dǎo)師、量子實驗物理權(quán)威塞林格問:“你的夢想是什么?”當年28歲的潘建偉壯志滿懷地回答:“在中國建一個世界一流的量子物理實驗室。”
中國量子信息領(lǐng)域登上國際頂級期刊的論文,近2/3從這里產(chǎn)生,累計過百篇;其中,2012年受邀為“物理學(xué)圣經(jīng)”《現(xiàn)代物理評論》撰寫的長篇綜述論文,無可爭議地奠定其在多光子糾纏和干涉領(lǐng)域的國際領(lǐng)軍地位;2016年“墨子號”量子衛(wèi)星發(fā)射,隨后量子密鑰分發(fā)、量子隱形傳態(tài)、量子糾纏分發(fā)在1200-1400公里的尺度上實現(xiàn),更是吸引國際科學(xué)界矚目……“潘之隊”享譽海外。
獎項紛至沓來。2017年12月18日,國際頂尖學(xué)術(shù)期刊《Nature》(《自然》)發(fā)布年度十大人物,中科大教授潘建偉上榜;不到一個月,2018年1月10日,潘建偉又在第48屆量子電子物理學(xué)大會上,獲頒蘭姆獎(Willis E. Lamb Award),以表彰他在光量子信息前沿研究領(lǐng)域的開創(chuàng)性實驗貢獻。
然而近兩年,潘建偉愈發(fā)意識到時間的飛速流逝,因為僅僅“世界一流”還不夠,他的目標是“百年老店”。年近半百,放在中科院院士里,是絕對的年輕派,他卻儼然背著一副“思想重擔(dān)”。
“百年老店首先要有一種傳統(tǒng)。如果就靠一個人,可能他在的時候做得比較好,慢慢他年紀大了,可能隊伍就萎縮了?!迸私▊r不時催促團隊里的年輕人,趕緊開辟新方向,獨立開展工作,而不是由他繼續(xù)主導(dǎo)新方向的討論和選定。
“光量子信息處理是我的老本行,盡管我現(xiàn)在親自到實驗室做實驗比較少,但是再怎么做我都知道是在我的那個shadow(陰影)之下。要是他們在新的方向上做出新的工作,在國際上達到我們在光量子信息處理領(lǐng)域的學(xué)術(shù)地位,才能夠算是真正的成功?!闭f這話時,潘建偉又習(xí)慣性地蹙緊了眉頭。
就像一片森林,每一棵樹都獨立生長,又根脈相接?!靶纬裳芯總鹘y(tǒng)很重要,這樣目標可以放得更長遠,幾十年如一日一直往前走,一代代傳下去,就比較從容、持久,不會太浮躁?!迸私▊フf。
2016年1月8日,人民大會堂。潘建偉接過半個上身大的紅皮證書——“最具含金量”的國家自然科學(xué)獎一等獎,頒給“多光子糾纏和干涉度量學(xué)”。41歲成為“最年輕中科院院士”的他,以45歲之齡,領(lǐng)銜中科大微尺度物質(zhì)科學(xué)國家實驗室五人團隊,刷新中國自然科學(xué)領(lǐng)域最高獎的“最年輕獲獎?wù)摺奔o錄。
彭承志、陳增兵和他一樣是“70后”。位列項目第三、第四完成人的陳宇翱、陸朝陽則是“80后”,兩人都曾是潘建偉在中科大帶的研究生,獲獎當年分別是34歲和33歲,五年前便入選首批“青年千人計劃”,成為教授。師徒三人先后于2005、2013、2017年斬獲歐洲物理學(xué)會菲涅爾獎。該獎每兩年頒一次,作為量子電子學(xué)和量子光學(xué)領(lǐng)域青年科學(xué)家的最高榮譽,專門獎勵35歲以下的佼佼者。
量子具有疊加狀態(tài),糾纏現(xiàn)象是它的基本特性,即使相距遙遠,一個粒子的行為也會影響另一個的狀態(tài)。通過量子糾纏,無需傳輸載體,就可實現(xiàn)量子遠距離隱形傳態(tài)。
自誕生以來,量子力學(xué)素有“男孩物理學(xué)”的戲稱。愛因斯坦1905年提出光量子假說,26歲;玻爾1913年提出原子結(jié)構(gòu)理論,28歲;海森堡1925年創(chuàng)立矩陣力學(xué),1927年提出測不準原理,是24歲到26歲。量子力學(xué)奠基人之一波恩在哥廷根的理論班,被人叫作“波恩幼兒園”。
獲獎兩天后,“潘之隊”五人排排坐,在中科大上海研究院會議室,接受媒體集體采訪?;貞涍@一幕,陸朝陽笑說,“有幾個記者非要采訪,問了一堆問題,我們坐成一排都不說話,看著潘老師,有他在我們就可以偷懶一點。”
就在這次對話中,潘建偉第一次提出,要把實驗室開成“百年老店”——就像科學(xué)史上如雷貫耳的德國馬普所、英國卡文迪許實驗室。陳宇翱和陸朝陽正是被推薦到這兩個實驗室培養(yǎng),然后歸國。
現(xiàn)在,幾乎所有世界頂尖實驗室,都向潘建偉團隊敞開國際交流的大門;一位正在潘建偉團隊交流的中山大學(xué)博士生則告訴我,來到這里,對他而言就如同“朝圣”。知乎上,中科大的學(xué)生留言,潘建偉實驗室所招本科生要求之高難望項背,附和者眾。
研究院辦公樓底樓大廳,有兩面石灰?guī)r裝飾墻,愛因斯坦的畫像就掛在“科圣”墨子和“量子理論之父”普朗克之后。轉(zhuǎn)角,玻爾和薛定諤、費曼、沈括、張衡等人排成一列。一條緯線,數(shù)條經(jīng)線,分割整個墻面,每個畫框的三條邊與這些線條嚴絲合縫。
毋庸置疑,這都是潘建偉的手筆?!芭死蠋熅褪亲鍪伦非髽O致的這么一個人,”陸朝陽說。到什么地步?走進別人的辦公室,他一眼看到墻壁開裂了,“哎?!趕緊叫人來修一下”;在下水道看到一個瓶子,也會向分管基建的副院長“打小報告”。
“名人堂”一旁的兩塊立柱,上上下下掛著好幾塊牌子:“量子信息與量子科技前沿協(xié)同創(chuàng)新中心”(教育部“2011計劃”)、“量子信息與量子科技創(chuàng)新研究院”、“量子保密通信‘京滬干線上海運控中心”、“量子科學(xué)衛(wèi)星實驗中心”、“中國科學(xué)院-阿里巴巴量子計算實驗室”。endprint