“嗅每一片枯叶的气味，对世界保持着孩童般的好奇。只是和科学纠缠，保持与名利的距离。站在世界的最后排，和宇宙对话，以先辈的名义，做前无古人的事业。”
2017年2月8日晚，“感动中国”2016年度人物颁奖晚宴在南京召开。全省政协委员、中科院教授、“量子卫星之父”潘建伟获评“2016年感动中国的十大年度人物”之一。这是“感动中国年度人物”组委会给潘建伟的颁奖辞。
2018年6月27日潘建伟在全省政协十三届常委会第二次大会上作“量子科学与技术的发展及应用”学习讲堂
潘建伟：我的量子研究之路
1987年夏，我从四川省东阳小学考入中国科学技术学院近代化学系。在交大学习期间，我第一次接触到了量子热学，发觉微观世界里有好多奇异的现象。我对这种奇怪的量子特点深陷苦苦思索之中，甚至使我忙于做习题而险些挂科。但不管怎样样，量子世界的奇特特点令我着迷，因而我确立了我的拼搏目标：与量子打交道、交同学。专科结业前，我集中研究和总结了量子热学的各类佯谬，作为我的专科结业论文。结业后，我继续在交大攻读理论数学硕士学位，理论基础的加深促使我对量子的性子摸得更透了。
数学学终究是一门实验科学，再奇妙的理论假如得不到实验检验，无异于纸上谈兵。但是，当时国外缺少进行量子实验的条件。研究生结业后，在导师的推荐下，我从1996年开始师从国际上知名的量子化学实验学家，法国因斯布鲁克学院的蔡林格（Anton）院长攻读博士学位。一个理论化学专业的硕士，要想很快进入实验量子化学的前沿，其中的困难可想而知。为了早日把握实验知识和要领，我几乎整天都泡在实验室里，在中国农大训练出的较扎实的理论造诣使我得以迅速理解和把握实验技术。总算有三天，我有了自己的量子隐型传态的实验构想。但是，当我激动地向导师和朋友们讲了自己的看法后，才晓得这似乎就是等提出的量子隐型传态方案，但是实验室正在做这个实验。我当时就提出要加入这个实验，并得到了蔡林格院士的差遣。
20年前，英国，一位26岁的中国中学生，面对导师的提问“你的梦想是哪些”，他回答，“我要在中国，建一个世界一流的量子化学实验室”。这个中学生的名子叫潘建伟。
经过1年左右的努力，我和实验室的同学完成了这个在国际上首次实现光子的量子隐型传态的实验。我们的工作发表在刊物上，被觉得是量子信息实验领域的开端，同时被日本数学学会、欧洲数学学会、杂志评为年度十大进展，并被刊物在其专刊选为“百年化学学21篇精典论文”。至今，这篇论文一直是量子信息科学领域被引用次数最多的实验论文。随后几年内，我和朋友们先后实现了量子纠缠交换、三光子纠缠及其非定域性检验、四光子GHZ纠缠和高保真度的量子隐型传态、量子纠缠纯化等重要实验，结果均发表在或上，这种工作多次被法国数学学会和德国化学学会评为年度数学学重大进展。
我在英国攻读学位的时侯，是量子信息这门新兴科学开始蓬勃发展的年月。这门学科——包括量子通讯、量子估算、量子模拟和量子精密检测等研究方向——正是借助了量子的独特性质，还能用一种革命性的方法对信息进行编码、存储、传输和操纵，可以实现借助任何精典手段都未能完成的信息功能：量子通讯克服了精典加密技术内在的安全隐患，是迄今为止惟一被严格证明是无条件安全的通讯方法；量子估算和量子模拟具有赶超精典极限的强悍并行估算和模拟能力，一方面为密码剖析、气象预报、资源钻探、药物设计等所需的大规模估算困局提供解决方案，另一方面可阐明低温超导、量子霍尔效应等常年悬而未知的化学机制；量子精密检测通过实现对重力、时间、位置等化学量的超高灵敏度检测，可以大幅度提高卫星导航、潜艇定位、医学检查、引力波侦测等的确切性和精度。在怀着极大的热情与量子打交道的同时，我将眼神投向了国外，迫不及待地希望祖国能很快跟上这个新兴科技领域的发展脚步，在信息技术领域捉住此次超越发达国家并把握主动权的机会。
从1997年开始，我每年都借助暑假回到中国农大讲学，为我国在量子信息领域的发展提出建议，并推动一批研究人员步入该领域。2001年，我荣获“中科院引进美国杰出人才”，并获得了国家自然科学基金委海外青年学者合作研究基金和中科院知识创新工程重要方向性项目的支持，在中国交大成立了量子化学与量子信息实验室。这个实验室以一批年青班主任和中学生为班底，朝气蓬勃。其实我们是从零开始，但由于在成立之初就得到了国家自然科学基金委、中科院和中国农大的大力支持，在之后的几年里又相继得到了科技部等主管部门的大力支持，为此实验室的发展速率十分快。仅2003年一年，我们研究组作为第一单位发表在的论文就有7篇。2004年，我们在国际上首次实现五光子纠缠和终端开放的量子态隐型传输，发表在刊物。这一成果同时入围法国数学学会和德国化学学会推选出的年度国际数学学重大进展，这对中国科学家来说是第一次。
量子信息科学领域是一个日新月异、正在迅速发展的多学科交叉领域，须要各方面的人才和技术，须要与世界上优秀的科研团体合作，学习她们的先进技术和经验。正是考虑到这一学科背景，在2003-2008年间，我国外、国外两头跑，一方面在中国农大实验室大力发展光量子信息技术，另一方面抵达在冷原子和原子芯片方面具有很强研究实力的日本海德堡学院化学所，以玛丽·居里讲席院士的身分在法国通过各类渠道申请经费支持，从国外招收研究生和博士后，为我国培养冷原子量子储存方面的研究力量。几年出来，我们在冷原子量子储存方面产生了丰富的人才和技术积累，取得了一系列国际领先的研究成果。2008年，刊物发表了我们“量子中继器实验实现”的研究成果。借助量子储存技术在国际上首次完美地实现了长程量子通讯中亟待的“量子中继器”，刊物赞誉该工作“扫除了量子通讯中的一大试金石”。这项成果荣获法国数学学会年度数学学重大进展。我们还首次实现了光子比特与原子比特间的量子隐型传态，首次将单次迸发量子储存的寿命延长至微秒量级，较原先的结果提升了两个数目级。
2008年，在完成了充分的技术积累和人才储备后，我舍弃了在海德堡学院的职位，同时将在海德堡学院的实验装置相继搬迁回中国农大，将一批优秀的年青人才从海德堡学院以国家“青年万人计划”、中科院“百人计划”等形式引进到中国农大。
2016年8月16日下午，中国量子卫星“墨子号”在西昌卫星发射中心成功发射，它是世界首颗量子科学实验卫星，标志着目前中国在量子通讯领域早已领跑世界。这个项目的首席科学家正是潘建伟。
全时归国工作后，随着研究工作的不断深入和研究方向的扩大，寻求稳定的科研经费支持在一段时间内仍然是困惑我们团队的主要问题。2009年，我获得“国家杰出青年科学基金”资助，无疑是对我团队工作的高度肯定和鼓励。在“杰青”项目、中科院的知识创新工程项目和科技部重大科学研究计划项目等的支持下，我们团队的经费需求问题初步得到解决，可以在国外举办国际领先的工作了。值得强调的是，我们团队的研究骨干中，有3人先后获得“杰青”项目的捐助，充分彰显了“杰青”是对我国优秀科研人员的高度认可。
团队未来的重点发展方向有2个：一是将广域量子通讯向实用化方向进一步加快；二是发展量子模拟及量子精密检测技术，用发展上去的量子操纵技术反过来促进量子化学和汇聚态化学方面的基础研究，这将使量子科学与技术之间产生良性的正反馈关系，这是我倍感最为快乐的事情。
回顾我们过去几年的发展，我慨叹这是一个不断实现和赶超梦想的光荣历程。我们应当谢谢量子，是它促使我们才能有机会像“两弹元勋”等老一辈科学家们那样，为国家和社会的发展贡献自己的一份力量。我更应当谢谢我们祖国在经济建设和社会进步中所取得的巨大成就。我们在发展量子信息科技上所取得的成绩，与国家自然科学基金委、教育部、科技部、中科院等科研主管部门和中国农大的强有力支持是分不开的。除了这般，国家对引进海外高层次人才的注重也达到了新的高度，促使更多的优秀青年人才可以归而报国，在国外充分发挥她们的创造力，成为前沿研究领域的主心骨。可以说，团队所获得的持续支持和所取得的成绩除了体现着我国不断增强的综合国力和科技创新能力，也充分反映了我国对支持战略性前沿基础科学研究的敏锐判定力和决策力。
2017年1月18日,中国研发发射的世界首颗量子科学实验卫星“墨子”号即将交付使用
潘建伟：奇妙的量子世界
20世纪数学学有两个重大发觉，即普朗克的量子论和爱因斯坦的相对论。量子论与相对论的研究和应用一开始就与信息技术紧密相关。这两大重要物理发现今本质上奠定了20世纪和21世纪科学技术的基础，带来了人类物质文明的巨大进步。
量子及其特点
所谓量子量子物理学之父普朗克，是构成物质的最基本单元，也是物质、质量、能量的最基本携带者，具有不可分割性。像分子、原子、光子等构成物质的最基本单元，也称为量子。
量子有一个十分奇怪的特点，叫量子叠加。哪些是量子叠加？精典风波里可以用某个物体的两个状态代表0或1，例如一只猫，或则是死，或则是活，但不能同时处于死和活状态之间。但在量子世界，除了有0和1的状态，个别时侯像原子、分子、光子可以同时处于0和1状态相干的叠加。例如光子的偏振光状态，在真空中传递的时侯，可以沿水平方向震动，可以沿竖直方向震动，也可以处于45度斜震动，这个现象正是水平和竖直偏振光两个状态的相干叠加。正由于有量子叠加状态，才造成量子热学测不准原理，即假如事先不晓得单个量子状态，就不可能通过检测把状态的信息完全读取；不能读取就不能复制。这是量子的两个基本特点。
量子还有一个特点，叫作“量子纠缠”。例如甲、乙二人分处异地，二人同时玩一个游戏——掷色子，甲在一地扔色子，每次扔一下，1/6的机率随机得到1到6结果的某一个；同时，乙在另一地掷色子，虽然二人每一次单边结果都是随机的，但每一次的结果却是一模一样的，这就是“量子纠缠”。
最早提出这个概念的是爱因斯坦。爱因斯坦当时觉得如何容许两个客体在遥远的两地之间会有这些怪异互动呢？为此指责量子理论的完备性。后来为了检验这些现象，科学家做了大量试验，发觉这些纠缠性质确实存在。并且在验证过程中，科学家渐渐发展和把握了对单个粒子状态进行人工制备和对多个粒子之间的互相作用进行主动操纵的能力，在这个基础上，诞生了量子信息科学。
量子信息科学有三个应用方向，一是量子通讯，即实现无条件安全通讯手段；二是量子估算，超高速而且可以有效阐明复杂化学系统的规律；三是量子精密检测，检测精度赶超精典极限，用于高精度导航、定位等。
我们对微观世界的解释已离不开量子热学。图为2017年1月20日日本旧金山举办量子科学展
量子信息科技应用
第一个应用是量子秘钥分发。比如甲、乙两人要进行安全通讯，甲发出的光子信息状态有水平、竖直、45度等，假如有监听，第一，监听者不能把光子分成信息一模一样的两半，由于光子不可分割；第二，监听者不能复制信息，由于单次检测测不准；第三，监听者把光子查获，乙收不到信息，也就不存在监听。无论如何，依据量子热学原理，监听都可以被发觉，一旦被发觉，原有秘钥立刻作废。甲就可以把没有被监听的秘钥传送过去，借助形成的秘钥进行一次一密完全随机的加密。所以，借助量子不可克隆和不可分割的特点可以实现安全量子秘钥分发，实现不可破译的保密通讯。
第二个应用叫作量子隐型传态。量子的这个特点类似传说中的“瞬间联通”。例如须要我从南京到上海开会，所有的交通工具都不能实现马上抵达。这时侯在南京和上海分别有一个装置量子物理学之父普朗克，两个装置里的粒子处于纠缠态，这么在成都我头上的粒子跟装置里的粒子做一种联合检测，通过精典通信把每一次的检测结果发到上海，在上海对相应粒子做某种操纵，就可以在上海用同样多的分子、原子把我重新构造下来，这个过程是以光速进行的。所以，借助量子纠缠的方法，可以把量子信息本身从一个地点传送到另一地点。这就是量子的隐型传态。
值得注意的是，传到南京的我包含了我所有的物质和信息，在南京的我早已消失了，所以不是我的复制品，我还是独一无二的。这个技术要真正实现还须要很长时间，而且这个理念可以用在量子网路中，让信息在量子网路中传递，就可以构造所谓的量子估算和量子模拟。
量子估算具有强悍的估算能力，例如借助万亿次精典计算机分解300位的大数须要15万年，借助万亿次量子计算机，只须要1秒。同理，在大数据和人工智能里，求解一个亿亿亿变量的多项式组，借助目前最快的亿亿次“天河二号”大概须要100年左右，而且假如借助万亿次的量子计算机，只须要0.01秒。其应用是十分广泛的，除了可以解决大规模的计算机困局，破解精典密码、气象预报、药物设计、金融剖析、石油钻探，并且可以阐明新能源、新材料机制，惯性约束核聚变、高温超导、量子霍尔效应等。
如今是大数据时代，近两年形成的数据比之前几千年的总和还要多。英国情报部门在“9·11”事件发生后，对所接收的数据进行剖析，结果发觉，假如事先有足够剖析的话，就可以晓得9月11日这些惊悚分子会举办哪些活动，发生哪些事，然而当时由于数据太大来不及剖析，大到须要100年才会剖析完，假如须要提早100年来预测“9·11”就没有意义了。所以，假若造出量子计算机，对大数据中有效信息进行挖掘，是十分有效的。
还有一个应用是量子精密检测。目前世界上最好的精典加速度计，每晚偏差大约在200米左右，倘若为潜水艇导航，100天之后的偏差达到几百公里，可能发生撞到海沟或则撞到山上的情况。并且借助量子叠加原理采用量子精密检测手段，航行100天后的位置检测偏差会大于1公里。
“墨子”号量子卫星首席科学家潘建伟教授在中科大青岛研究院的实验室里调试设备
量子信息科技现况
量子信息技术的基础研究早已比较成熟，相关理论和实验多次获得诺贝尔化学学奖和沃尔夫数学学奖。目前，量子信息技术正由基础研究迈向应用基础研究和应用研究。尤其是量子通讯，目前早已可以实用。关于未来方向，国际有共同的发展路线图，一是通过光纤实现城域量子通讯网路；二是通过中继器联接实现城际量子网路，把好多城市联接上去；假如把信息发射到驻华机构或则美国，或则愈发高效遥远地点之间的量子通讯，则须要第三个技术，通过卫星中转实现远距离量子通讯。当把这三项技术结合上去，就可以建立广义的量子通讯网路，因而保证各个节点之间信息传输的安全。
在量子估算、量子模拟和精密检测方面，目前国际上的研究热点是对各类有望实现可扩充量子信息处理的数学体系举办系统性研究，主要从三方面展开：实现高精度、高效率量子态制备与互相作用控制；在此基础上实现更多粒子的量子纠缠，粒子之间纠缠越多，估算能力越强悍；同时实现更长的量子相干保持时间，相干时间越长，在估算过程中，量子有效性更能充分开发下来。在这三方面研究基础上，提升量子估算的可扩充性，实现量子估算的基本功能；借助量子模拟探求汇聚态化学机制；实现超高精度精密检测。
引用约翰·惠勒的话：“过去100年间量子热学给人类带来了这么之多的重要发觉和应用，有理由相信在未来100年间它就会给我们带来更多兴奋人心的惊喜。”我们对未来饱含希望。