杜江峰和潘建伟 潘建伟和他的六个国际初次
“他的作业关于一般人来说是难以了解的,不然会感到更强的震慑力”
潘建伟和他的六个国际首次
□姚忆江
在短短几年里,我国科大的一自个数不多的研究小组竟然能够在国际顶级学术刊物发表36篇论文,关于高水平论文非常稀缺的我国科学界来说,是极为罕见的。在当今我国,发表一两篇高质量、自创性的论文可能并不稀奇,但在竞争激烈的国际科学的前沿牢牢地占据一个立足点乃至制高点,是弥足珍贵的。而这个小组的领军人物潘建伟教授今年才36岁。
第六个“国际首次”
在刚刚过去的10月,我国科技大学潘建伟教授领导的小组成了首次在《天然·物理》杂志发表封面文章的我国科学家。在这项最新成果中,潘建伟和杨涛、张强等人首次实现两粒子复合体系量子态隐形传输,并在实验中实现了对六光子纠缠态的操纵。
该项成果是“在大尺度量子通信研究中取得的长足进展。”《天然》杂志网站称赞道。“这是为装备量子效应在通讯和计算中的应用提供了新的方法。这种量子态隐形传输技术在将来的某一天使得强壮的量子计算机变成可能。”
这是潘建伟小组在量子通信领域内取得的第六个“国际首次”。
“他的作业关于一般人来说是难以了解的,不然会感到更强的震慑力。”我国科技大校园长朱清时院士介绍说,潘建伟教授进行着最前沿、最具自创性的基础研究,研究每年都有突破,显现出很强的创新才能。
“如今为了对一个500位的阿拉伯数字进行因子分解,如今最快的超级计算机将耗时上百亿年,而量子计算机只需大约几分钟。人们一旦拥有了一台量子计算机,如今的密码体系将很快破解,毫无保密性可言!”我国科技大学合肥微尺度物质科学国家实验室教授陈增兵的话语中充满了自信。
量子信息专家郭光灿院士则指出,量子通信在未来的国家信息安全方面具有重要意义,谁掌握了这个手段,谁就掌握了先机。
弥足珍贵的领先
在国内学术界对量子通信领域的研究还很生疏的时分,1999年,潘建伟有关实现不知道量子态的远程输送的研究成果,同伦琴发现X射线、爱因斯坦建立相对论等影响国际的重大研究成果,一起被闻名的《天然》杂志评为“百年物理学21篇经典论文”。那一年,他才29岁。
近几年来,潘建伟和他的研究小组的多个“国际首次”让国际同行感到惊奇。2004年,当潘建伟、杨涛等人关于“五光子纠缠和终端开放的量子态隐形传输”的论文发表后,研究成果一起当选欧洲物理学会和美国物理学会的年度十大进展。
数一数潘建伟发表的论文,就能够从侧面证明他在该领域具有的核心竞争力:《天然》杂志8篇,《天然·物理》杂志(封面)1篇,《物理评论快报》27篇,均归于顶级的学术刊物。在短短几年里,一自个数不多的研究小组竟然能够在国际顶级学术刊物发表36篇论文,关于高水平论文稀缺的我国科学界来说,是极为罕见的。
这也说明,潘建伟小组在量子通讯领域的某一方面的确是具有国际领先水平的。在当今我国,发表一两篇高质量、自创性的论文可能并不稀奇,但在竞争激烈的国际科学的前沿牢牢地占据一个立足点乃至制高点,是弥足珍贵的。
2005年潘建伟还荣幸地被综述杂志《现代物理评论》(影响因子高于《天然》)邀请撰写综述文章,这是我国实验物理学家在《现代物理评论》上撰写的第一篇文章。能够被邀请在如此权威的学术杂志上撰写综述文章,意味着作者该领域所享有的声望与权威性。
潘建伟的协作伙伴陈增兵教授还告诉记者一个小秘密:如今他们刚进行了操纵六个光子(小的量子计算机)进行量子计算的实验,这个研究进展还没有公开发表。与五光子纠缠对比,六光子纠缠的实验难度是呈指数增长的。假如这一实验结果发布,将变成潘建伟和他的团队的第七个“国际首次”,也必将令国际量子信息研究同行为之侧目。
不怕输的精神
取得这一连串骄人成绩的潘建伟今年才36岁,个头不高,给人一种亲切、质朴的印象。记者与他不期而遇,是他在北京参与完第六届“我国青年科学家奖”颁奖仪式回到我国科技大学的第二天。
1970年3月出生在浙江东阳的潘建伟,从小却是个爱玩的孩子。他曾对他人说,父母从小就很重视对他才能的培养,从不限制他做啥,他能够做自个感兴趣的事。
“感谢我的父母把家搬到了县城,因为到了初中,才发如今农村小学语文基础很差,英语根本就没有学过,初中后才首次写作文,结果班主任老师只给了40分,当时我是班长,觉得很羞愧。但我有一种不怕输的精神,为了把英语学好,把同学约到家里来学,向老师请教,进步非常快。语文、英语就在那时打下了基础。”潘建伟说。
到了我国科技大学,他更有时机承受全面的教育。“当时班上高考状元就有7个,同学们的素质都很高,我从同学们那里学到了许多,对音乐的浓厚兴趣,就是受大学同学的影响。全面开展对我的人生起了很大的作用。”
他很擅于向他人学习,一起坚持着杰出的心态。他认为,做自个喜欢的事是需求有耐心的,欲速则不达。“我愿意循序渐进地学习、作业。成功了,当然很高兴;不成功,也不觉得失去了啥。我一向很尽力,但不拼着命学。”
潘建伟是爱因斯坦的崇拜者,在大学时就喜欢阅读《爱因斯坦文集》。“爱因斯坦的散文是最深刻、最美的,让我坚定了研究物理的决心。让我感受从简单的现实后面能够找到一个规律,如今、将来不会变。”
1987年至1995年,在取得我国科技大学理论物理学士和硕士学位后,潘建伟于1996年来到奥地利维也纳大学攻读博士学位,导师是量子力学的国际级大师塞林格。他从老师那里不断地获取量子信息前沿领域的最新知识,一起,潘建伟敏锐地洞察到这一学科未来必有大的开展,便及时追踪国际前沿,走出了自个的研究道路。
“幽灵般的相互作用”
量子纠缠,被爱因斯坦称为“遥远地点间幽灵般的相互作用”,如今科学家用实在的实验证实了爱因斯坦的想象。为了知道和促进光子之间纠缠状况,潘建伟同国内及德国、奥地利专家协作,对这一国际性难题研究了近十年。
郭光灿院士对量子纠缠概念做了如下的描述:量子纠缠是光子间的神秘的联系,奇妙在其中的一个光子经过测量就能够了解别的一个光子的状况;光子纠缠是一个整体,两个光子作为一个整体来看时假如试图窃听或偷走其中一个光子的信息,你将任何信息都得不到。这是别的一个特性,这就是其保密安全性所在。
但因为在量子通信通道中存在种种不可防止的环境噪声,“量子纠缠态”的质量会随着传送间隔的增加而逐渐下降,致使量子通信手段如今只能停留在短间隔应用上。
2005年,当潘建伟与杨涛、彭承志等同事们发表了题为“13公里自由空间纠缠光子分发:朝向基于人造卫星的全球化量子通信”的研究论文后,13公里———这个如今国际上自由空间纠缠光子分发的最远间隔,其纠缠的特性仍然能够坚持的实验结果,让人们开始思考实现全球化的量子通信的可能性。
一个年轻、成功的团队
2001年起,潘建伟在我国科技大学负责组建了量子物理和量子信息实验室,该实验室如今现已变成筹建中的合肥微尺度物质国家实验室的重要组成有些。“我国科技大学很早就对比重视量子信息研究,因为有校园的支持,咱们才干够深入做下去。”
回想2001年实验室组建之初的情景,潘建伟至今回想犹新。“当时申请的经费是200万元,而中科院基础科学局拨了400万元,在中科院基础科学局、国家基金委支持下,让咱们从无到有,很快,设备、人员就到位了。”
潘建伟和他的团队成员都是30岁摆布的青年学者,1969年出生的杨涛教授是年龄最大的一位,杨涛教授介绍说:“五个教授尽管学科布景不同,但咱们在一起作业很愉快。潘建伟在理论和实验领域都有研究,我的学科是电子学,陈增兵、郁司夏偏重于理论,杜江峰研究核磁共振和量子博弈,咱们的知识是互补的,在学科交叉中才有新的生长点。”
量子物理与量子信息研究部有5个教授,1个副教授,2个博士后,2个博士,培养的硕士、博士生30个。研究部在微尺度物质国家实验室中是人数最少的一个,而团队协作却是充满活力和高效的:2001年开始组建,2002年就有成果,到2003年的时分,在量子通信领域实验研究现已有了很大进展。
在团队里,潘建伟是一个出色的领导者和组织者。他的同事陈增兵教授说,潘建伟很有激情,很会鼓励咱们愉快地作业。作为一位领军人物,他的眼光独到,具有前瞻性。
陆朝阳是潘建伟的博士生。在他眼里,潘老师和蔼、亲切,首次见面就留下了深刻的印象。“我本来没有报他的研究生,和他交谈今后,我就修改了志愿。在这个团队最大的收成,是学会了如何做科研。”
“我从来不限制他们,关键是激发并培养他们对研究疑问的兴趣。这些学生都要送到国外去学习一段时刻,从事一项事业,有必要依靠团队的力量。”潘建伟了解国际量子通信的研究动向,积极推荐自个的学生到国外最领先的研究小组学习,潘建伟刚结业的博士张强如今现已到斯坦福大学深造,陆朝阳也将不久前往英国剑桥大学,国外的研究小组都很乐意接纳他的学生。
杰出的科研空气,先进的设备,与国际前沿小组联系紧密,加上明确的目标和坚定的决心,年轻的潘建伟带领着年轻的团队,将我国多粒子纠缠态实验研究带入了国际领先水平。
女儿是最得意的成果
潘建伟的号召力,在中学时就体现出来了。高中结业那年,喜欢探险的他鼓动了5个男生、4个女生骑车一起去雁荡山旅行。他们每人兜里只有10多元钱,每到晚上,他就拿着校园开的介绍信到当地校园请求住宿。对潘建伟来说,这5天的探险阅历是非常高兴和愉快的。同他一起探险的,有一位名叫楼小青的女同学,常常受到潘建伟的关心和照料,后来,她成了潘建伟的终身伴侣。
楼小青一向默默支持他的事业,并随着丈夫科学探险的脚步到国际各地奔波。后来,楼小青还放弃在奥地利的经济学博士学位,变成专注于家庭的主妇。如今,他们有了一个2岁女儿,小名叫嘟嘟。潘建伟笑着说:“小孩是我最得意的成果,她啥时分长牙,啥时分走路,都是我关心的。”对他来说,一份自个酷爱的事业,一个和睦的家庭,是相同重要的。
在德国海德堡,他常常到田野里散步,当发现山地里有野荠菜,他又像学生年代那样,必定要捡拾荠菜回来吃。记者发现,他是以自个特有的方法,为自个做一次心灵的放松、心灵的自由。放松以后,他又以饱满的精神投入到作业和学习中了。
整体开展才是最重要的
基于在未来20年内量子通信会有大规模运用,如今美国、欧盟、日本都非常重视这一领域。
郭光灿院士说,“在自创性研究领域,第二都是失败!我国人要在科学研究上争第一。从整体上讲,我国量子通信研究处于有些领先,整体开展才是学科建设最重要的要素。假如有更多的人多做一些事,经过10年、20年的尽力,我国的国力就会有很大提高。”
量子信息研究正朝着量子密码、量子计算机、量子存储三个方向开展,如今潘建伟正在思考,如何让量子通信的整体研究才能得到提升。此刻,在德国海德堡大学,潘建伟和国外同行进行着量子存储协作研究,因为进行量子通信研究,没有量子存储这个技术基础,研究将无法深入下去。
“我到德国海德堡大学参与协作研究,是为了学习量子存储技术,在那里能够提高自个,在量子存储研究方面,海德堡大学是国际四个最高技术小组之一。三年的协作研究,咱们现已在量子信息存储研究方向上有了恰当的技术积累。从明年开始,我的作业重心逐渐转移到国内,以期早日在国内完成量子信息传输技术和存储技术的归纳。”潘建伟教授说。
■相关
潘建伟小组的六个国际首次
●1997-1998年,首次成功地实现了量子态隐形传送(1997)以及纠缠态交换(1998);
●1999-2000年,首次成功实现三光子(1999)、四光子纠缠态(2001),并利用多粒子纠缠态首次成功地实现了GHZ定理的实验验证(2000);
●2003年,首次成功地实现了自由量子态的隐形传送;
●2003年,首次实现纠缠态纯化以及量子中继器的成功实验;
●2004年,首次取得五粒子纠缠态的制备与操纵;
●2006年,首次实现两粒子复合体系量子态隐形传输,并在实验中首次成功地实现了对六光子纠缠态的操纵。
■名词解释
量子纠缠量子纠缠是粒子间的神秘的联系,奇妙在其中的一个粒子经过测量就能够了解别的一个粒子的状况,一个粒子的变化都会影响另一个粒子,即两个粒子之间不论相距多远,它们是相互联系的;量子纠缠是两个(或多个)粒子的叠加态,这些粒子作为一个整体来看假如试图窃听或偷走其中一个光子的信息,你将任何信息都得不到。这是别的一个特性,这就是其保密安全性所在。
量子隐形传输量子隐形传输借助于两个粒子之间的纠缠作用,将待传输粒子的不知道量子态传送到另一个地方。其基本思想是:将原物的信息分成经典信息和量子信息两有些,它们分别经由经典通道和量子通道传送给接收者。经典信息是发送者对原物进行某种测量而取得的,量子信息是发送者在测量中未提取的其余信息,经过纠缠来传送。
接收者在取得这两种信息以后,就可制造出原物量子态的完全复制品。这个进程中传送的仅仅是原物的量子态,而不是原物本身。发送者乃至能够对这个量子态一无所知,而接收者是将别的粒子(乃至能够是与原物不相同的粒子)处于原物的量子态上。原物的量子态在此进程中已遭破坏。
