1月8日，国家科学技术奖励大会在南京人民会堂举行。 2015年度国家科学技术奖励名单迅速出炉。 万众瞩目的国家自然科学奖银奖颁给了“多光子纠缠与干涉测量”项目。
这是一个从1997年开始，从跟随到超越的精彩故事。 早在2012年12月，《自然》杂志就对潘建伟团队进行了报道，“在量子通信领域，中国用了不到10年的时间从一个无足轻重的国家发展到今天的世界强国，领先于亚洲和北美。”
中国科学技术大学潘建伟教授
文|林梅陈晓雪
“我一直都知道他（潘建伟）会有一个美好的职业生涯，但他的成功令人难以置信，我认为没有人能够预见到这一点。我为他感到骄傲。” 三年前，维也纳科学院化学家加拿大安东在接受《自然》杂志采访时说道。
”建伟院士和他的合作者在1997年首先开始从事量子态的隐形传输，这实际上拉开了量子通信（研究）的帷幕。回国后，他带领团队不仅从量子通信，很快就扩展到量子计算等领域，因此国家在过去十年的量子通信和量子计算方面迅速从跟随者转变为推动者，在这方面，建伟和他的团队做出了很大的贡献”。 2015年4月，在未来峰会报告厅，上海大学化学学院院士谢新成这样评价潘建伟。
工作自然而然地到来。 2016年1月8日，中国科学技术大学潘建伟教授及其团队的“多光子纠缠与干涉测量”研究荣获我国科学技术领域最高奖——国家自然科学银奖奖。
多光子纠缠干涉测量是基于人类对量子热基本问题（如量子纠缠和非定域性）的深入研究和实验量子控制技术的巨大进步而形成的一门新兴学科。
根据量子化学理论，人们通过精确操控光子、原子等微观粒子，可以革命性地编码、调制和传输信息，从而保证通信的安全并提高估计率，从而突破经典的信息技术困境。 因此，对这种微观粒子纠缠的相干操控是发展实用量子信息和量子通信的必要技术方案。
基于这些想法，潘建伟和他的团队选择了光子作为研究和操控的对象。 他们历时十几年大力发展多光子纠缠与干涉技术，并通过操纵光子，率先实现了量子信息处理的关键方案。 （如量子隐形传态）以及几乎所有重要的量子算法，使其系统地应用于量子通信、量子估计和量子精密探测等多个研究方向，不仅建立了广域量子通信和光量子科学信息处理也将量子保密通信技术带入实际应用。
可以说，以潘建伟为代表的一批“领军人物”，通过多光子纠缠干涉技术的发展，推动和推动了我国量子信息与量子通信研究的潮流，也奠定了我国独特的量子信息与量子通信研究方向。在这个领域里。 国际化优势。
量子通信和量子信息无论在国内外都可以称得上是年轻的前沿学科。 对于潘建伟来说，距离他作为博士生在导师安东院士实验组首次实现光子量子隐形传态才过去了十八、十九年。
现在，潘建伟已经带领团队，率先完成了五光子、六光子、八光子纠缠，利用多光子操控实现量子信息处理的关键方案等一系列任务。全面发展光量子传输方法，实现实用、安全的量子通信。 系统工作先行先试。
他领导的研究团队主要关注量子通信、量子估计与模拟、量子精密探测三个方向。 其中，量子通信方面，量子安全通信骨干网络项目“京沪干线”和“量子科学实验卫星”正在研究； 在量子估计基础研究方面，多次刷新多光子纠缠制备的世界纪录； 科学等，推动利用高精度量子探测方法进行研究。
最初的梦想
“我还清楚地记得第一次见到院士时，他问我的梦想是什么，我回答说：‘在中国建立一个像你们这样的世界领先的量子光学实验室’。” 在一本回忆性的自传中，潘建伟写道。
1996年，潘建伟来到德国因斯布鲁克研究所跟随阿尔巴尼亚化学家安东攻读实验化学博士学位。
此前，潘建伟在中国科学技术研究院完成化学教育，并获得理论化学硕士学位。 在那里，潘建伟第一次接触到量子热，了解到微观世界存在许多奇异的现象。 但随着研究的深入，潘建伟越来越认识到，量子理论中的各类科幻都需要尖端的实验技术来验证，而当时国外在量子理论方面与国际先进水平相比还比较落后。对此。
出国留学，中国数学专业的中学生自然选择去意大利。 事实上，很多中学生开玩笑说，USTC这个缩写实际上代表“（日语培训中心）”。
当时，安东在因斯布鲁克学院完善了自己的量子实验室，已经是量子化学领域的专家了。 他需要找人来验证他的一些观点。 这时，26岁的潘建伟来了。
“刚来的时候，他对实验室的工作一无所知，很快就掌握了实验规则，开始设计自己的实验。” 他在接受《自然》杂志专访时说道。
1997年，刚进入实验室一年的潘建伟和同学们完成了最重要的实验。 他们在世界上首次传送了光子的偏振态。
量子隐形传态（ ）的概念是由英国科学家CH于1993年提出的，它是一种以量子态承载信息的通信方式。 借助光子等基本粒子的量子纠缠原理，一种量子未知态可以传递到另一种量子未知态。 颗粒向上。
量子热学中的“不可克隆定律”指出，未知的量子态不能先被克隆，复制的原始量子态将会被破坏。 我们无法创造出量子态的完美复制，只能改变原来的量子态，从一个粒子完全传送到另一个粒子，之后第一个粒子将不再处于原来的量子态。
1997年，该小组通过实验实现了基本粒子的单自由度传输，而对于量子隐形传态来说，要真正传输微观粒子的状态，就必须传输微观粒子的所有性质。 这是全世界量子信息科学家面临的困境。 此前我们了解到，潘建伟及其团队于2015年初首次实现了单光子多自由度量子隐形传态，打破了量子隐形传态长达18年的实验困境。
1999年，潘建伟获得博士学位。 法国维也纳科学院实验化学博士，后在课题组担任博士后、高级研究员、联合PI。
2000年前后，国际量子估计、量子加密等前沿研究工作就已经引起了中国科学技术大学和国家自然科学基金委的关注。 2001年，年仅30多岁的潘建伟回国，开始建立自己的量子化学和量子信息实验室。
接下来的十年，潘建伟一步步实现了刚加入实验室时的梦想。
中国量子信息梦之队
如果说潘建伟的球队被称为球员，那么潘建伟的角色就是主教练和总导演。 除了负责球队的训练和比赛的战略战术外，他还要时刻关注西路，听取各方意见，负责球队的引进和对外配合。
科学家在建立自己的科研团队初期往往一无所有，但团队磨合可能需要更长的时间。幸运的是，潘建伟总共获得了中科院650亿元的科研经费，为实验室的启动奠定基础。
潘建伟首先从亲自培养中学生开始。 中国科院1998级少年班的陈玉傲是潘建伟回国后招收的第一位研究生。 曾在第29届国际青少年数学奥林匹克竞赛中获得实验第一名和总分第一名。 2003年，陈玉敖在潘建伟的指导下建成了世界上第一个五光子纠缠实验平台。 次年，潘建伟团队在国际上首次实现了五光子纠缠和开放终端量子隐形传态，《自然》杂志发表了这一成果。 同年，这一成果荣获法国数学会和德国化学会评选的年度国际数学重大进展，这对于中国科学家来说尚属首次。
陈玉傲
不过，打好比赛需要不同位置的球员，实验室的建设也需要多学科的人才。 光学、冷原子化学、电子学、真空等都缺一不可。 潘建伟知道，学习美国顶尖实验室的先进技术，是快速提升实验室实力的最佳途径。
“潘女士根据每个人的研究专长，尽可能地将我们分配到世界顶级的量子研究中心，以掌握最新的研究成果。为此，团队中的每个人都各司其职，各尽其责。” 陆朝阳，中国科学技术研究院院长、博士。 剑桥大学化学博士在接受媒体专访时说道。 1982年出生的陆朝阳是潘建伟团队的年轻骨干。 2004年从中国科学院毕业后，陆朝阳开始在潘建伟的指导下进行光子纠缠和量子估计方面的研究。 曾获中国科学院青年科学家国际合作伙伴奖（2014年）、求是杰出青年学者奖（2014年）。
陆朝阳
在潘建伟的推荐下，团里的中学生们前往日本、美国、瑞士、奥地利等高水平国际团体体验不同科目。 2008年赴剑桥学院卡文迪什实验室研究基于半导体量子点的固态系统量子控制技术。 据悉，在美国学习或工作的张强、陈凯、赵博、邓友金也因各自在单光子探测器、光量子通信、原子能等方面的能力而受到潘建伟的“青睐”。系综和统计数学理论。 ”，开始合作，直到后来回国加盟。
2008年，潘建伟将海德堡学院的实验设施整体迁回交通大学，同时利用“百人计划”和“青年万人计划”，不同背景的年轻人也回到了交通大学。中国一个接一个。 每个人都在30岁出头，正处于创新能力的顶峰。
这是一支具有世界一流水平的量子化学实验团队。 陈玉傲和陈帅擅长冷原子的量子模拟，袁振声和包晓辉专注于量子存储，陈增元和邓友进玩弄量子理论，陆朝阳凭借顶尖的多光子在该领域保持领先地位纠缠和固态量子光学技术。 彭承志领先世界，是基于他在实用诱饵态量子密钥分发和远距离自由空间量子通信研究方面的成果。 2009年发射的量子科学实验卫星项目。
陈楚冰（左）、袁振声（右）
全面回国后，潘建伟团队的研究全面开花，屡获殊荣，几乎年年都有重大进展。 例如量子通讯潘，2009年，潘建伟团队将光纤量子通信的安全距离提高到200公里，建立了世界上第一个多节点全通光量子电话网络，使量子通信在大范围内的实际应用成为可能。城市。 2014年11月，潘建伟与好友张强、陈腾云与北京微系统研究所、中国科学技术大学、清华大学的研究人员合作，开发出高速独立激光干涉技术，结合高效率和低噪声中科院北京微系统研究所自主研发的超导纳米火锅单光子探测器，将可抵御黑客攻击的远程量子密钥分配系统的安全距离扩大到200公里，分辨率提高了3个数量级规模之大，创造了新的世界纪录。
2015年初，潘建伟和陆朝阳团队在国际上首次成功实现了单光子两个自由度——自旋（偏振）和轨道角动量（OAM）的同时传输。 该研究发表在2月6日出版的《自然》杂志封面上。国际量子光学专家院士在《自然》杂志同期表示：“这一实验的实现，朝着理解量子力学迈出了重要一步。”并展示了量子化学最深刻、最令人惊讶的预测之一，并且可以用作未来量子网络的工具。 年底，该成果被法国数学会《物理世界》评为2015年国际数学领域十大重大突破，并排名第一。
潘建伟（右）、陆朝阳（左）
你若绽放，清风自来
2012年12月，《自然》杂志在报道潘建伟团队量子通信研究成果的新闻专题《量子空间竞赛》中指出，“在量子通信领域，中国用了不到10年的时间，从这个不起眼的国家发展成为今天的世界强国，领先于亚洲和北美。”
正如它所说。 潘建伟课题组的出色工作吸引了众多国内知名大学的量子化学研究人员。 美国卡尔加里学院理论化学研究员巴里和德国海德堡学院理论化学研究员于勒于2013年通过“千人计划”被中国科学技术大学聘用。量子信息与量子技术前沿协同创新中心主任。
同时，潘建伟课题组还与国内外多家实验室建立了合作。 国际上有美国海德堡研究所üller组、意大利科学院组、德国马普量子光学研究所Bloch组、英国剑桥学院Mete组等。北京大学雄骏集团等
“近年来，随着国家经济实力的提升以及科技研发投入和人才引进的减少，我国在化学和生命科学领域已经开始形成一些有意义的科研成果……我对上述现象由衷地感到高兴。” 潘建伟告诉知识分子。
2016年对于潘建伟团队来说无疑是不平凡的一年。 作为我国首个空间科学卫星计划“空间科学战略先导科技工程”的重要子项之一，“量子科学实验卫星（QUESS）”将于明年发射。
从应用角度来看，QUESS将开展星地间高速量子密钥分发实验，推动广域乃至全球范围内量子通信的最终实现； 而从基础研究的角度来看，它可以在宏观距离上测试所谓的量子密钥。 热的非局域性，即量子纠缠定律在新的尺度区间是否会发生变化。 “如果发现偏离了现有的化学，就会形成新的数学。对于量子纠缠，它在宏观距离上会不会发生变化，会不会受到引力的干扰，（通过QUESS）我们可以对一些化学的基本问题量子通讯潘，如果你做得更好，你可能会发现一些新的数学。” 潘建伟解释道。
20世纪著名化学家约翰曾说过：“量子热在过去的100年里给人类带来了如此多的重要发现和应用，有理由相信它会在未来100年为我们带来更多”多年。真是令人兴奋的惊喜。”
潘建伟在不久前的一次峰会上引用了世界数学家对量子热的期望，这实际上也可以视为他对自己工作的期望。
随附的
《潘队》
从左至右：陆朝阳、彭承志、潘建伟、陈玉傲
潘建伟教授
陈楚兵院士
彭承志研究员
陆朝阳院士
陈玉敖院士
邓友金院士
张强院士
陈帅院士
陈凯院士
刘乃乐院士
赵波院士
张军研究员
包晓辉院士
江晓副研究员
袁振生院士