科技日報記者 陸成寬

剛剛，瑞典皇家科學院宣布，將2022年諾貝爾物理學獎授予法國科學家阿蘭·阿斯佩、美國科學家約翰·克勞澤和奧地利科學家安東·塞林格，以表彰他們在“糾纏光子實驗、驗證貝爾不等式違背和開創(chuàng)量子信息科學”方面所作出的貢獻。

(資料圖片)

得知諾獎再次授予量子科技領(lǐng)域的研究者，中國科技大學常務(wù)副校長、中科院院士潘建偉感到非常振奮。

他說：“一方面，量子科技領(lǐng)域得到了肯定；另一方面，頒獎委員會在介紹獲獎?wù)叩墓ぷ鲿r，提到了很多中國科學家所做的工作。我們覺得，為了這個領(lǐng)域的發(fā)展，中國科學家也作出了杰出貢獻。”

他們是第二次量子信息革命的領(lǐng)路人

對普通人來說，關(guān)于量子的學說都顯得高深莫測。事實上，20世紀初建立的量子力學是人類歷史上最偉大的科學革命之一。

量子科技可以在保障信息安全、提高運算速度、提升測量精度等方面突破經(jīng)典技術(shù)的瓶頸，成為信息、能源、材料和生命等領(lǐng)域重大技術(shù)創(chuàng)新的源泉，為保障國家安全和支撐國民經(jīng)濟高質(zhì)量發(fā)展提供核心戰(zhàn)略力量。

剛剛獲獎的三位科學家，是最早開展量子物理實驗研究的人。

“這三位科學家早就應(yīng)該獲諾獎了，2010年，他們就因為量子力學非定域性檢驗和推動了光量子信息的處理，得到了沃爾夫獎的肯定。”潘建偉說。

“他們是第二次量子信息革命的領(lǐng)路人，是量子信息科學重要的先驅(qū)。”南京大學教授馬小松是安東·塞林格的學生，他認為，這三位科學家獲得諾貝爾物理學獎實至名歸。

“在量子信息領(lǐng)域中，量子網(wǎng)絡(luò)的非局域性驗證、量子隱態(tài)傳輸、遠距離量子隱態(tài)傳輸?shù)?，都是由這三位量子信息科學先驅(qū)開創(chuàng)的。”馬小松介紹。

讓人高興的是，在這些研究工作中，中國科學家也作出了重要貢獻。作為安東·塞林格的學生，頒獎委員會提到的安東·塞林格的研究工作，潘建偉院士是最主要的參與者之一。

“頒獎委員會提到了我導師安東·塞林格的四篇量子通信實驗文章。我是其中兩篇文章的第一作者，兩篇文章的第二作者。”潘建偉說。

同時，“頒獎委員會還提了另外三篇文章，而這三篇文章都是中國科學家獨立開展的研究工作。所以，從這一點講，我不僅是加入了塞林格的研究團隊，也參與了開創(chuàng)量子信息物理學這個領(lǐng)域，我感到很幸運。”潘建偉說。

更重要的是，“在把獲獎科學家的夢想變成現(xiàn)實的過程中，中國科學家也作出了很大的貢獻。”在這方面的成績讓潘建偉感到很驕傲。

塞林格成功預(yù)見到一個新領(lǐng)域即將誕生

談到自己的導師安東·塞林格，潘建偉的第一印象是他非常知人善任。

“剛到導師團隊的時候，我沒有做實驗的經(jīng)歷。面對這種情況，一般的導師都會比較猶豫，不會讓一個搞理論的人去做實驗。但是，因為我導師自己也有做理論的背景，所以他也很高興，同意我去做實驗工作。”潘建偉說。

同時，安東·塞林格也能夠尊重學生的選擇，并加以適當?shù)囊龑?，讓學生實現(xiàn)自己的夢想。“從這個角度講，他又是一位非常好的老師。”

“塞林格老師很有遠見，他成功預(yù)見到一個新領(lǐng)域即將誕生。”潘建偉記得很清楚，歐洲第一個關(guān)于量子信息的歐盟聯(lián)合課題，就是在塞林格的主導下設(shè)立的，“我看到他的項目申請書是1996年”。

在潘建偉眼里，自己的導師安東·塞林格是一個對學生很好的老師，他非常有遠見，同時也能夠做到知人善任。

2005年至2012年，馬小松在安東·塞林格教授的指導下，開展量子物理學領(lǐng)域相關(guān)研究。

“量子物理學的實驗漫長而又充滿不確定，每一次實驗的成功都要經(jīng)歷無數(shù)次失敗，這是一個慢慢精進的過程，需要長時間的磨煉。在整個研究過程中，安東·塞林格教授一直保持著對這個學科的無比熱愛。同時，他也非常關(guān)心年輕人的成長，經(jīng)常鼓勵我們，包括潘建偉院士。”馬小松說。

三周前的一次學術(shù)會議上，安東·塞林格告訴馬小松，他剛剛從奧地利科學院院長職位退休，又回到了他熱愛的科研工作崗位，繼續(xù)從事科學研究，感到非常激動。

我國有一批具有重要國際影響力的成果

近年來，我國也高度重視量子信息科技的發(fā)展，在量子信息科技領(lǐng)域突破了一系列重要科學問題和關(guān)鍵核心技術(shù)，產(chǎn)出了一批具有重要國際影響力的成果。

“總體而言，我國在量子通信的研究和應(yīng)用方面處于國際領(lǐng)先地位，在量子計算方面與發(fā)達國家處于同一水平線，在量子精密測量方面發(fā)展迅速。”潘建偉說。

他表示，量子通信的發(fā)展目標是構(gòu)建全球范圍的廣域量子通信網(wǎng)絡(luò)體系。通過光纖實現(xiàn)城域量子通信網(wǎng)絡(luò)、通過中繼器實現(xiàn)鄰近兩個城市之間的連接、通過衛(wèi)星平臺的中轉(zhuǎn)實現(xiàn)遙遠區(qū)域之間的連接，是廣域量子通信網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展路線。

我國的城域量子通信技術(shù)已初步滿足實用化要求，我國建成了國際上首條遠距離光纖量子保密通信骨干網(wǎng)“京滬干線”，在金融、政務(wù)、電力等領(lǐng)域開展遠距離量子保密通信的技術(shù)驗證與應(yīng)用示范。在衛(wèi)星量子通信方面，我國研制并發(fā)射了世界首顆量子科學實驗衛(wèi)星“墨子號”，在國際上率先實現(xiàn)了星地量子通信，首次實現(xiàn)了洲際量子通信，充分驗證了基于衛(wèi)星平臺實現(xiàn)全球化量子通信的可行性。

量子計算研究的核心任務(wù)是多量子比特的相干操縱。當前，量子計算研究已經(jīng)實現(xiàn)“量子優(yōu)越性”，即量子計算機對特定問題的計算能力超越傳統(tǒng)超級計算機，達到這一目標需要約50個量子比特的相干操縱。

2020年，潘建偉和陸朝陽等學者研制成功76個光子的量子計算原型機“九章”，推動了全球量子計算的前沿研究達到一個新高度，繼谷歌“懸鈴木”量子計算機之后，我國首次成功實現(xiàn)“量子計算優(yōu)越性”的里程碑式突破。

然而，“我國在量子精密測量領(lǐng)域起步較晚，整體上相比發(fā)達國家存在一定的差距，但近年來已經(jīng)迅速縮小了差距，在若干研究方向上與公開報道的國際最高水平相當。”潘建偉說。

標簽： 諾貝爾物理學獎