10月4日，2022年诺贝尔化学奖揭晓。 美国科学家阿兰·阿斯珀（Alain Asper）、美国科学家约翰·克劳斯（John ）和奥地利科学家安东·塞林格（Anton ）获得了巨大成就。 这三天，与这三个名字一起被媒体频繁提及的还有一个人。 他就是潘建伟，中国科学技术大学教授。 他被认为是最接近诺贝尔化学奖的华人。
此次三位科学家获胜的关键词是量子纠缠。
简单理解，量子纠缠是两个微观量子在一定条件下分离的现象，即使一个量子的状态发生变化，另一个量子的状态也会瞬间发生变化。
量子纠缠是量子热学中最具争议性的问题之一，三位科学家最重要的贡献就是利用不同的实验方法验证了量子纠缠理论的正确性。
虽然相关实验早在20世纪80年代就已经完成，但诺贝尔奖直到明天才授予量子热科学的一个重要原因是来自中国的两个重要应用场景的推进：一是2016年中国“墨子”量子热科学的推出一个是科学卫星，另一个是2020年中国“九章”量子计算机的出现。后者将使未来人类通信绝对安全，并广泛应用于国防、金融、商业、民生等领域。 前者可以在几秒钟内完成当前计算机数百年才能完成的计算量，并广泛应用于新药研发、应对气候变化、自动驾驶等领域将大显身手。
测量时代正在加速到来，人类将经历一场全面的革命。
《墨子》和《九章》的总设计师是潘建伟。
此次获得诺贝尔奖的安东·塞林格院长是潘建伟的博士生导师。 潘建伟是评奖委员会提到的安东·塞林格研究工作中最重要的参与者之一。 一开始，塞林格多次做潘建伟的工作，要求他留在美国。 许多西方国家也伸出了橄榄枝。 潘建伟的回答是：“我爱科学，但我更爱我的祖国！”
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01
为中国科学家的贡献感到自豪
10月4日上午，诺贝尔化学奖揭晓期间，潘建伟团队的“墨子”出现在PPT中。 在评奖委员会提及的安东·塞林格的四篇量子通信实验文章中，潘建伟是两篇文章的第一作者和两篇文章的第二作者。 同时，评奖委员会还提到了另外三篇文章，这些文章都是由以潘建伟为首的中国科学家独立完成的。
潘建伟昨晚在网络直播中表示，对于这次诺贝尔奖他感到非常高兴和高兴。 早在2010年三位科学家获得沃尔夫数学奖时，这个领域还处于实验室阶段，很难走出实验室。 现在他们获得了诺贝尔奖，一方面他们非常高兴，但另一方面这对他们来说也是一份迟来的荣誉。
“我们对这个过程感到非常自豪。比如我的导师所做的一些基础性实验，我也是主要贡献者之一。我也谈到了我们中国科学家的很多工作，这些工作促进了整个领域，所以我也感到非常高兴，非常自豪。” 潘建伟说道。
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02
立志打造国内一流实验室
潘建伟1970年出生在湖南省东阳市的一个小村庄，尽管出生在农村，但他仍然是“别人家的女儿”，学习成绩优异。 1987年，潘建伟考入中国科学技术大学。 在选择物理或化学专业时，小学老师魏国庆告诉他，数学完全依赖于自由思想的创造。 很大程度上，它就像一个智力游戏，你体验新鲜活泼，对事物敏感，善于发现规律，更适合学习数学。 潘建伟听从了老师的建议。
开学第三天，他读了《爱因斯坦选集》的后记。 他说：“那是一种天籁之音，量子测温所预言的各种怪异现象，以及量子热成像诞生一百年来给人类物质文明进步带来的巨大变化，让我恍然大悟。”对量子化学着迷。” 一篇文章改变了潘建伟，探索量子世界的各种奇妙现象成为他毕生的目标。 他曾对中国科学技术大学老院长朱庆时说：“只要我能弄清楚量子纠缠为什么存在，我马上就可以死，没问题。但现在我还是想不通。”明白了，所以我只是想活得更长久。我想弄清楚。”
潘建伟上大学时，宿舍墙上挂着一张爱因斯坦的照片。 当人们问他最崇拜谁时，他毫不犹豫地说是爱因斯坦。 1996年，26岁的潘建伟赴法国维也纳科学院攻读博士学位。 他原本选择的导师是一位诺贝尔奖得主，但最终却选了诺贝尔奖得主的弟子安东·塞林格院士。
潘建伟博士生导师、院长Anton
塞林格当时只是一名普通院士，潘建伟觉得他学识渊博，在量子热科学这一新兴学科上有更大的潜力。 他告诉父亲，他要选择正确的方向和正确的导师。 他出国并不是为了出国，而是为了把最先进的技术学回来。 他知道他的导师在做什么，也知道他想学什么。
第一次见到塞林格，潘建伟就被导师坐在沙发上举起，问“他的梦想是什么？” 他的回答是“在中国建设世界一流的量子实验室”。 刚进入塞林格院士门下攻读博士学位时，他脑子里还在酝酿量子态隐形传输的实验计划。 当发现另一个小组正在策划这个实验时，潘建伟主动加入了实验组。
1997年，该小组在互联网上发表了一篇题为“实验量子隐形传态”（ ）的论文。 当时，27岁的潘建伟是第二作者。 该论文被《科学》杂志评为1997年世界十大科技进展之一。 与《爱因斯坦相对论的建构》一起被《自然》杂志评选为：“百年化学21篇经典论文”。 在这21篇论文中，前20篇论文已经获得诺贝尔奖，这是第21篇论文，明年也将获得诺贝尔奖。
跟随塞林格学习多年的潘建伟非常钦佩导师前瞻性的科学眼光。 早在1996年中国量子物理第一人，塞林格就牵头启动了欧洲共同体发起的第一个量子信息项目。 当时，这一领域还没有得到全球的认可。 被广泛接受。
同时，塞林格对中学生意愿的尊重，以及他的劝说，也让潘建伟难忘。 他记得三天的半夜十一点，当他还在实验室工作的时候，塞林格就进来和他聊天。
潘建伟与安东·塞林格合影
“为什么工作这么晚？” 塞林格问道。 “我在为你工作！” 潘建伟半开玩笑地回答道。 没想到，塞林格很认真地说：“不，你是在为自己工作！” 随后，他与潘建伟聊了半个小时，并告诉潘建伟，“只有按照自己的兴趣去做事，才能有很强的责任感。” 倡议”。
因此，塞林格总是喜欢按照中学生的意愿带领他们走上成功之路。 “一般来说，导师不太支持中学生做理论做实验，但塞林格却非常支持我的实验观点。正是他的支持，让我从一个学习理论化学的研究生，走向了做实验的研究生。”实验。化学家。” 潘建伟表示，无论是从事理论研究还是实验，塞林格总是鼓励学生“争第一”，因为科学世界里永远“只有第一，没有第二”。
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03
热爱科学，更热爱祖国
在美国留学时，潘建伟观看了一部纪念“两弹一星”壮举的纪录片。 当看到中国著名热学家郭永怀乘坐的客机因故坠毁时，潘建伟泪流满面。 在生命的最后一刻，他和秘书紧紧相拥，将装有热核潜艇机密资料的公文包完好保存。 下定决心：“我一定要回国。”
2001年，潘建伟博士毕业。 面对这颗量子领域冉冉升起的科研新星，不少西方国家向潘建伟伸出了橄榄枝，但他依然不忘初心。
塞林格院士也再三尽职尽责，让他留下来陪着：“潘，你回国连实验室都没有，也没有学术氛围，在这里你很快就会成为世界顶尖科学家。” 潘建伟拒绝院长的好意：“你还记得我们第一次见面时我说的话吗？是时候兑现我的承诺了。” 看到潘建伟的决心，塞林格困惑地摇了摇头，说道：“年轻人，你太任性了，你会后悔的。”
2001年底，潘建伟回到母校中国科学技术研究院，建立量子热实验室。 当他第一次回到中国时，面对“我们为什么要回中国？”的问题时。 从年幼的孩子身上，他坚定地说：“我们是中国人，我们要回到中国。” 为祖国做点事！”中国科学院和中国科学技术大学及时给了他“输血”支持，两家公司为他提供了总计690亿元的科研经费。
潘建伟 中国科学技术大学
当时国外的研究水平和人才储备都非常薄弱。 潘建伟只好像“候鸟”一样，回到法国继续合作研究，同时指导外国研究生完善实验室。
潘建伟当了三年“搬运工”，上演了“大动作”。 他一点一点地将日本海德堡学院的实验室搬回了中国科学技术大学。 这份“移动清单”长达120页，范围从激光到小型。 12mm镜框全部搬到国外了！
2006年，世界上只有三个科研小组实现了“诱饵态”量子密钥分发实验：法国洛斯阿拉莫斯国家实验室、法国苏黎世维也纳科学院联合小组以及中国潘建伟小组从后面！
2008年，在完成足够的技术积累和人才储备后，潘建伟辞去了海德堡学院的教职，全职回国。 与此同时，美国的实验装置也已迁回中国科学技术大学。
日本媒体记者采访他，“你为什么回来？” 他说：“我热爱科学，但我更爱我的祖国。”
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04
“墨子”腾飞，让未来通讯更安全
除了自己回去外，潘建伟还从美国引进了10多名优秀科研人才到中科大。
“希望大家好好学习，早日归来，为民族复兴贡献力量！” 潘建伟团队成员陆朝阳的手机上还保存着13年前老师发给他的这封邮件。 2009年的三天，潘建伟在上海参观完“文艺复兴之路”主题展览后，给大洋彼岸的中学生们发了邮件。 当时，陆朝阳正在美国剑桥学院从事固态量子光学研究。
2011年初，陆朝阳在完成博士论文答辩时，入围丘吉尔大学、剑桥学院研究员，仅排名1%，但他决定回国。 “潘老师的爱国之心俘获了弟子们的心。” 陆朝阳直言，他们出国留学的弟子与老师有“君子之约”，学成后立即回国报效国家。 回国后，陆朝阳成为潘建伟最得力的科研助手，被誉为“量子极客”。
陆朝阳潘建伟照片
从此，中国科学技术大学的量子化学实验室始终灯火通明。 潘建伟和他的团队每天工作时间超过15个小时，熬夜是家常便饭，科研成果层出不穷。
2008年底，潘建伟在南京建成了世界上第一个光子电话网。 在接下来的三年里，他建成了世界上最大的量子通信网络。 2012年底，潘建伟团队的量子通信武器在上海投入正常运行，为国家重要政治活动提供信息安全保障。
2016年8月16日1时40分，我国利用长征二号运载湖人号，在西昌卫星发射中心成功发射了世界首颗量子科学实验卫星“墨子号”。 旁观现场的潘建伟和队员们紧紧拥抱在一起，流下了激动的泪水。 这意味着我国已经站在了量子化学这一能为人类打开未来新世界之门的前沿学科的最前沿。 量子卫星将使中国在防御黑客方面走在世界前列。
“墨子号”量子科学实验卫星在兰州卫星发射中心发射升空
“现在看发射视频感觉很轻松，但好像在发射前30秒，我还是双手合十，希望卫星能顺利进入太空。” 潘建伟将卫星命名为“墨子”，因为墨子是中国历史上的“科学圣人”潘建伟，他想告诉大家中国量子物理第一人，中国人也能做好科学研究。 “以墨子命名，可以展现我们的文化自信。”
量子通信基于量子化学的基本原理，克服了经典加密技术固有的安全隐患。 它是迄今为止唯一被严格证明无条件安全的通信方式。 信息安全问题。
“墨子号”正是在这样的背景下应运而生。
潘建伟手持“墨子”模型
2016年底，《华尔街晚报》发表文章称：阔别1000年后，《墨子》的推出表明中国决心重返发明创新巅峰。
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05
量子估计正在从“玩具”变成“工具”
除了量子通信之外，量子技术的第二大应用场景是量子计算机。
2020年12月4日，潘建伟团队打造的76光子量子估测目标无人机“九丈”升空。 同三天，国际学术期刊《科学》发表了这一成果，审稿人评论道，“这是一个最先进实验室的重大成就”。
它有多大？ 答案是：这一突破使我国成为世界上第二个实现“量子优势”的国家。
所谓“量子优越性”是指对于特定的任务，量子计算机可以解决，而任何现有的经典计算机都无法使用任何已知的算法在可接受的时间内完成。
到底有多“优越”呢？ “九章”比全球最快的英国超级计算机“富岳”进行高斯玻色采样（用于展示量子优越性的特定计算任务）快100万亿倍，即当求解5000个高斯玻色采样10000个样本时，“九章” ”需要200秒，而世界上最快的超级计算机“富岳”则需要6亿年。 同时，《九章》克服了微软量子计算机“悬铃木”的漏洞。 “‘九章’让我国首次进入国际量子计算第一方阵。
《九章》量子计算拦截器
更值得骄傲的是，《九章》建设不到一年，2021年10月，《九章》升级版“九章号”问题比最快的超级计算机快数十亿亿倍在当今世界。
再加上2021年10月潘建伟团队发布的超导量子计算机“祖冲之二号”，这一系列令人瞩目的成就标志着我国成为世界上唯一拥有超导和光量子两条“赛道”的国家。 已达到“量子优势”里程碑的国家。
“‘九丈二号’和‘祖冲二号’的诞生就像一对双星，照亮了量子应用更广阔的未来。” 潘建伟说道。
作为潘建伟的博士生导师，塞林格曾高度评价中国近年来在量子技术方面的研究成果。 他说：“潘建伟和他的团队取得的成就是令人瞩目的。”
虽然《九章》和《祖冲之》都实现了量子优越性，但都是在具体的估计任务中实现的。 目前的量子计算机在我们日常的普遍估计中还没有达到量子优越性。
国际学术界公认的量子估计发展有几个里程碑——第一个里程碑是认识到量子估计的优越性，即量子计算机对特定问题的估计能力超越超级计算机。 目前，《九章》和《祖冲之》正处于这个阶段，潘建伟直言，“现在的量子计算机更像是一个玩具，在玩某个游戏时只能打败经典计算机。”
第二个里程碑是专用量子模拟器的实现。 现阶段的量子计算机将能够解决一些超级计算机难以解决的实际问题，例如新材料设计和优化算法。 “量子计算机什么时候才能真正开始发挥作用，成为一种工具。” 这是潘建伟为自己设定的未来五六年的重要目标。
第三个里程碑是可编程通用量子计算机的实现，它类似于我们今天想到的计算机，可以用来快速解决很多问题。 然而，由于巨大的技术挑战，通用量子计算机何时能够实现仍不清楚。 学术界普遍认为需要20年甚至更长的时间。
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06
错失诺贝尔奖
取得了一系列可喜成就的潘建伟为何没有获得诺贝尔奖？ 不少业内人士认为，潘建伟的作品更偏向于应用。 与应用科学相比，诺贝尔奖更青睐基础科学。
事实上，有人认为潘建伟的工作为三位科学家获奖做出了贡献。 诺贝尔奖向来非常谨慎，不会轻易将奖项颁发给只进行基础研究但缺乏有效实验证据和实际应用前景的项目。 事实上，正是因为“墨子”和“九丈”的出现，让很多人听说了量子通信和量子估计的巨大前景。 去年，三位科学家获得了诺贝尔化学奖。
诺贝尔奖固然重要，但并不代表一切。 在诺奖焦点之外，潘建伟带领国家在量子技术领域实现“弯道超车”的经历难道不也让人眼前一亮吗？
编辑|辛胜奇
综合| 新闻联播、科技商报、人民资讯、参考资料网、澎湃新闻、展望新闻周刊等