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潘建伟教授心里的“量子梦”

更新时间:2023-09-13 文章作者:佚名 信息来源:网络整理 阅读次数:

她们这一代人的内心深处都隐藏着一个“中国复兴梦”,每位人都在自己的位置上努力,而他选择的方法是研究量子化学……v19物理好资源网(原物理ok网)

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徐忠友v19物理好资源网(原物理ok网)

2012年8月9日,国际权威学术刊物《自然》以封面标题的方式,发表了中国科技学院苏州微尺度物质科学国家实验室潘建伟团队的研究新成果:她们在国际上首次成功地实现了百千米量级的自由空间量子隐型传态和纠缠分发。团队的领军人物、中国科大学迄今最年青的教授潘建伟激动地说:“由于自由空间信道的耗损小,利用卫星将有可能实现在全球尺度上进行超远距离量子通讯的梦想。”这个“量子梦”已在他心里做了十多年。现在,这个梦想在潘建伟和其他团队成员的努力下,正一步步变为现实。v19物理好资源网(原物理ok网)

潘建伟教授圆梦的过程,也是他成长的历程。v19物理好资源网(原物理ok网)

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一个爱做梦的儿子v19物理好资源网(原物理ok网)

1970年3月,潘建伟出生在山东省安庆市的东阳市马宅镇雅坑村一个乡村班主任家庭。潘建伟的妻子叫潘孟迪,18岁就去出席了抗美援朝战争,复员后回到东阳老家。他心中始终认为自己没有在国家建设中发挥重要的作用,所以他把自己心里的梦想寄寓在了孩子的头上,父亲“建伟”这个名子,就蕴涵着“建设伟大国家”的宿愿。v19物理好资源网(原物理ok网)

儿时的潘建伟是个贪玩的小孩。他曾对他人说:“父母从小就很注重对我能力的培养,从不限制我做哪些,我可以做任何自己感兴趣的事情。所以假如我昨天取得了一些成绩,那要谢谢孩提时代妈妈对我的‘无为而治’。在我还能自然健康成长的基因里,一是得益于我母亲的‘随意’;二是得益于我妈妈的‘好胜’。是父亲‘随意’和‘好胜’的有机结合,才产生了我后来这样的脾性。”v19物理好资源网(原物理ok网)

潘建伟曾在雅坑村中学就读。他的同窗好友张永平追忆道:“潘建伟的脑袋特聪明,做事情总有自己的看法。记得那时我们在中学里种了一株黄麻,夏季的时侯为了给黄麻补充水份,别的朋友就采用每天人工施肥的寻常方式,而潘建伟却与众不同:他找了个可乐杯子钻了个很小的洞,之后装满水倒挂在黄麻上方的一根枝条上,让它像患者挂盐水那样给黄麻滴水,一个礼拜往可乐杯子里灌一次水就行了。在我们的悉心照顾下,那株黄麻长得比别的朋友种的黄麻要高。这其实就是未来科学家的与众不同之处吧。”v19物理好资源网(原物理ok网)

尽管儿时的潘建伟不是老师眼里的乖中学生,但学习成绩始终挺好,他是属于那个既顽皮学习成绩又好的中学生。后来,潘孟迪夫妻因工作调动把家迁往了东阳市区吴宁镇上,潘建伟也急剧步入吴宁镇中级学校读书。潘建伟上小学后,才发觉农村中学的教学条件和水平与城里中学相比差别实在太大了,如法语课程压根就没有学过。上小学后他才第一次写作文,结果老师只给了40分。当时他还是连长,心中认为很内疚。有三天夜里他做了一个梦,梦到自己的语文成绩竟然考了个“A”。从小他头上就有一种不怕输的精神,第二天清晨上去,他就在想怎样将自己的梦想弄成现实。为把英文学好,他把朋友约到家里来学,并诚恳向老师讨教,甚至借助往返校区路上的时间背词组。经过几年的努力,他的英文成绩真的考了个“A”。与此同时,他的数学成绩进步也特别快,学科成绩常常是全班甚至全校第一。v19物理好资源网(原物理ok网)

一个有理想的中学生v19物理好资源网(原物理ok网)

潘建伟上小学时的一个理想就是报考湖北名校———东阳学校,由于东阳学校曾出了严济慈、李正武、王伏雄等科学你们。为了实现这个理想,他常常在假期的时侯挪到东阳小学校园体会那儿的学习气氛,以降低自己学习的动力。1984年,他总算以优异的成绩考入东阳高中,并兼任班里的学习委员。他小学时的校长贾天法老师评价道:“潘建伟在东阳学校学习期间爱读书,喜欢钻研学习困局,但绝对不是‘书呆子’。他平常非常开朗好动,且‘鬼点子’很多,常常企划一些活动并和朋友们一起去施行。1987年中考刚结束,他就企划了一次旅游活动,带着8名朋友骑单车从东阳出发到广州龙虎山出游,长达3天时间。当时,她们每位人口袋里只有十几元钱,仅够吃拉面买套票,但住宿费却无从盼头。他灵机一动潘建伟 量子通讯,就在下午和当地中学取得联系,恳请帮助解决两个夜晚的住宿困难,结果那两个夜晚都借搬去宁波一个小学的寝室里……”v19物理好资源网(原物理ok网)

读初二年级时,在老师韦国清的赐教下,潘建伟又有了一个明晰的拼搏目标,那就是要考入中国科学技术学院数学专业。1987年,他出席中考前夕,校区原想保送他就读杭州学院或重庆交通学院,但他都舍弃了,而是作为中国科学技术学院的一名推荐生出席中考,结果如愿地以当地“高考状元”的成绩考入中国科学技术学院近代化学系。v19物理好资源网(原物理ok网)

潘建伟之所以执意要考取中国科技学院,不仅他心里有从事科研的梦想外,还有个诱因就是这座中国科技的高等学府里有一位他心里的偶像严济慈老先生。严老是东阳人的骄傲,潘建伟受严老严谨治学的影响很深。v19物理好资源网(原物理ok网)

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严济慈老先生早已于前些年逝世了,但潘建伟至今还铭记着他有幸与严老先生的三次碰面:最早一次是他在东阳小学读高中时,严老受邀参加该校的华诞活动,潘建伟和一些优秀中学生代表出席了与严老的座谈,严老听了朋友们的发言后,亲切鼓励中学生们要为祖国而刻苦学习。在哪个时侯,上中国科技学院读书就已成了潘建伟心里的又一个理想了。第二次和第三次都是在中国科技学院读书时。其中一次是在中国科技学院东阳学校校友会上,那次他除了出席了和严老的座谈会,并且在此后的合照时就站在严老的背后。严老也对他那位在中国科技学院就读的东阳同乡非常关怀,这令他感遭到有一种无穷的力量在脸上激荡。v19物理好资源网(原物理ok网)

在中国科技学院45华诞华诞时,分校专门建造了一座“思源碑”。碑顶为一块天然宿州石,形如“1”字,寓示着对世界一流学院的追求;基座为正六边形,并位于在正八边形的平台上,意象中国科技学院1958年诞生,抒发莘莘学子和校友当好中国科技学院乃至中国发展的基石。对此潘建伟深有感慨,他说:“老院长严济慈为中学题写的‘创寰宇学府,育天下英才’,应当是我们全体师生为之拼搏的格言。”v19物理好资源网(原物理ok网)

榜样的力量是无穷的,在中国科技学院读书期间,潘建伟一直以严济慈老院长为楷模,从严治学。当时班上从各省市来的“高考状元”就有7个,这个群体中的朋友各方面素养都很高。身处其中,既有竞争又能取长补短。他抱着一种积极主动的学习心态,学到了好多新知识,但是除了在文化课方面有新突破,还对原先不太认真对待的音乐课也形成了浓郁的兴趣,这对他人生的全面发展形成了重要的作用。v19物理好资源网(原物理ok网)

因为潘建伟擅于诚恳向老师和朋友们求教,又擅于从书本中吸取知识的营养,并积极举办科学实验,同时保持着良好的态度,循序渐进地学习、工作,所以能屡次取得优异的成绩,并不断实现自己的拼搏目标。1995年,他继获得中国科技学院学士学位后,又获得该校理论化学硕士学位。在这期间,他遇见了一位好老师张永德。张老师不但在日常的教学中,让他的特长就能得到充分的施展,并且还在他去英国深造时为他选取了博士生导师塞林格。张老师觉得导师塞林格与他喜欢自由自在的性格比较对路,这为他后来的科研奠定了基础、找对了方向。v19物理好资源网(原物理ok网)

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一个有目标的科学家v19物理好资源网(原物理ok网)

不仅严济慈,潘建伟敬仰的另一个人是爱因斯坦。那位“相对论”的提出者,为后人的现代数学学研究指明了一个目标,潘建伟就是这个目标的跟随者。v19物理好资源网(原物理ok网)

1996年,潘建伟抵达加拿大维也纳学院攻读博士学位,他的导师是量子热学的世界级大师塞林格。他在老师哪里不断地获取量子信息前沿领域的最新知识的同时,还敏锐地洞察到量子信息这一学科未来的发展前景。v19物理好资源网(原物理ok网)

那时侯,导师塞林格正在组织一个几百万美元的欧共体项目,这是量子信息实验研究方面的第一个国际合作项目。此前,量子信息仍然处在理论研究阶段,还没有得到实验支持。v19物理好资源网(原物理ok网)

在塞林格的实验室里,最初潘建伟因为没有在世界级实验室做实验的经历,他先用了两周的时间与一位专科生做了一个关于光的干涉的实验;接着,他又与一位女孩做了一个相对简单的实验,凭借这种经历,他才摸索到世界级实验室的工作节奏。随即,被探究精神燃烧着的他大胆向导师提出加入到量子隐型传输的实验组中,导师考虑再三接受了他的恳求。这一请一允,渐次改变了潘建伟的科研和人生的命运。v19物理好资源网(原物理ok网)

1997年,一篇题为《实验量子隐型传态》的研究论文在《自然》杂志上发表,该成果被公觉得量子信息实验领域的开山之作。亚洲化学学会将其评为世界数学学的年度十大进展,日本《科学》杂志将其列为年度全球十大科技进展。1999年,该工作同伦琴发觉X射线、爱因斯坦构建相对论等影响世界的重大研究成果一起,被《自然》杂志评出为“百年化学学21篇精典论文”。潘建伟是这篇论文的第二作者潘建伟 量子通讯,发表实验数据的检测和处理工作主要是由他完成的。潘建伟迅速登上了一个展示科研才气的国际平台。随着一系列实验成果论文的发表,他开始跨入量子化学研究的顶级科学家行列。v19物理好资源网(原物理ok网)

1999年,潘建伟又获得德国维也纳学院实验化学博士学位,并留在塞林格组从事博士后研究,先后任博士后和中级研究员。他即使身在加拿大,但心中常常想起父亲的重托以及母亲临终前希望他尽快学成归来报效祖国的遗愿。v19物理好资源网(原物理ok网)

2001年,潘建伟谢绝了导师的一再热情挽留,决然回到中国科技学院工作,陆续兼任了母校的院长和博士生导师。当时世界量子信息研究发展很快,但无论是研究水平还是人才储备方面,国外的基础都很薄弱。潘建伟认识到必须与国际上的先进小组保持密切联系,诚恳向她们学习,能够更快地前进。假如等到他人绝尘而去,你再去追,就来不及了。在这些思路的引导下,潘建伟在与他的朋友杨涛一道组织科研队伍、开展实验室建设的同时,还继续与维也纳学院的科研人员举办多光子纠缠方面的合作研究。v19物理好资源网(原物理ok网)

2003年是潘建伟的丰收年。这一年,他领导的实验室实现了自由传播光子的隐型传态,致使量子隐型传态能应用在愈加广泛的量子通讯和量子估算中。这一年,他领导的国外研究组作为第一单位发表在《物理评论快报》上的论文就有7篇。这一年,德国科大学颁授给他Erich奖,此奖为英国科大学授予40岁以下的青年数学学家的最高奖,这个奖项五年评一次,每次仅一人能获此佳绩。这一年,潘建伟研究组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,《自然》杂志发表了这一成果并评价道:“这种新颖的量子态隐型传输,是量子纠错和分布式量子信息处理所须要的关键技术。”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,这是中国科学家的第一次。这一切表明国外研究组在量子纠缠方面的工作,已跻身国际领先水平。v19物理好资源网(原物理ok网)

此后,潘建伟以玛丽·居里讲席院士的身分到美国海德堡学院从事量子储存的合作研究。由于要实现高效、长距离的量子通讯,必须发展量子储存和量子中继技术,而冷原子系统是实现量子储存的理想系统。海德堡学院的冷原子研究处于国际领先地位,潘建伟必须把她们的看家本领学到手。2005年6月,他以杰出贡献入选法国数学学会2005年度菲涅尔奖(该奖授予在量子电子学和量子光学领域作出杰出贡献的青年科学家)。2006年,他和他的团队首次实现了两光子复合系统量子隐型传态。v19物理好资源网(原物理ok网)

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经过几年的奋斗,潘建伟团队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,美国《自然》杂志再度发表潘建伟团队的重要研究成果:她们借助量子储存技术在国际上首次实现了具有储存和读出功能的纠缠交换,完美地实现了长程量子通讯中急需的“量子中继器”。这年10月,潘建伟和他在英国的团队整体回归中国农大。4年后,潘建伟团队在2012年10月成为国际上首次把安全量子通讯距离突破到超过百千米量级的三个团队之一,及国际上安全的实用化量子通讯网路实验研究的两个团队之一,也是国外惟一领衔举办星地量子通讯实验研究的科研团队。在光量子纠缠操纵和量子通讯方面,她们最终都抢到了领跑的位置,可以在国外举办国际领先的研究工作了。潘建伟和其他量子化学学家一起,为人类一点点开启了量子世界的窗子。v19物理好资源网(原物理ok网)

2008年11月,他连任为发展中国家科大学的通信教授。2011年12月9日,41岁的潘建伟连任中国科大学教授,成为目前我国“两院”院士中最年青的一位。2012年9月,他又成为发展中国家科大学教授。全社会惊讶于他这么年青就取得了这般成就,潘建伟却已在感叹生命短暂。他说:“我真想活得长一点,认清楚量子热学究竟是如何回事。”v19物理好资源网(原物理ok网)

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潘建伟及其科研团队创造的七个世界第一v19物理好资源网(原物理ok网)

1997-1998年,首次成功实现量子态隐型传送(1997)以及纠缠态交换(1998)。v19物理好资源网(原物理ok网)

1999-2001年,首次成功实现三光子(1999)、四光子纠缠态(2001),并借助多粒子纠缠态首次成功地实现了GHZ定律的实验验证(2000)。v19物理好资源网(原物理ok网)

2003年,首次成功实现自由量子态的隐型传送。v19物理好资源网(原物理ok网)

2003年,首次实现纠缠态纯化以及量子中继器的成功实验。v19物理好资源网(原物理ok网)

2004年,首次取得五粒子纠缠态的制备与操纵。v19物理好资源网(原物理ok网)

2006年,首次实现两粒子复合系统量子态隐型传输,并在实验中第一次成功地实现了对六光子纠缠态的操纵。v19物理好资源网(原物理ok网)

2012年,首次成功实现百千米量级的自由空间量子隐型传态和纠缠分发,为发射全球首颗“量子通信卫星”奠定技术基础。v19物理好资源网(原物理ok网)

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