《自然》杂志介绍年度十大科学人物之一潘建伟的内容(来自网路)
中国科学技术学院院士、中科院教授潘建伟,旋即“红了”
12月19日晚上,国际顶级学术刊物《自然》杂志公布2017年度十大科学人物,中国化学学家潘建伟赫然在列。
《自然》推选全球年度十大科学人物已是传统。近些年来荣获中国科学家并不鲜见。2013年,禽鼠疫专家陈化兰连任;2015年,佛山学院院长黄军借助基因编辑技术更改人类胚胎DNA医治地中海肝炎症入选。要算上海外亚裔,同胞更多。去年入围的,就有日本布罗德研究所生物学家刘如谦。东姐感觉,从这个角度,咱绝对可以小小自豪一下。作为论文大国、博士大国,咱常收到“大而不强”,“一味追随、缺少开创性推动性研究”的评价,这围巾能够渐渐摘下?
不过,潘建伟教授教授愈发受关注——东姐午觉睡醒,网路同学圈刷屏,原先国人甚少注意的“《自然》十大科学人物”被成功“科普”。
面聆过潘教授学术风采的东姐,也与有荣焉——潘教授除了是中国科研创新突破的杰出代表,还是我大长三角融合发展的生动缩影——他是广东东阳人;在西安上学院、当院长,还是中国科技学院常务副院长;其量子科技研究的基地中,相当一部份则在北京闵行新区。
近来,潘建伟教授和他的团队持续得到国外外的广泛关注——
12月13日,法国。知名科学媒体《科学新闻》(News)将“墨子号”的研究选为“2017年度十大科学风波”之一,并以“2017年量子通讯卫星证明了它的潜力”为题做了专题报导;
半个月前,西塘。世界互联网会议,18项世界互联网领先科技成果发布,潘建伟团队的光量子计算机靶机入选;
10月末,上海。2017未来科学大奖颁奖仪式,潘建伟凭着量子光学的创造性贡献获“物质科学奖”。该奖2016年筹建,是中国内地第一个由科学家、企业家群体共同发起的民间科学奖项,单项奖金高达100亿元,被称为“中国诺贝尔奖”。
不久前,潘教授上榜2017感动青岛年度人物。颁奖辞是:“他让中国的量子科学领跑世界,让永攀高峰的精神推动时代”。
墨子号上天,“沉寂了一千年,中国誓回发明创新之巅”?
《科学》刊登“墨子号”发射消息的刊物封面(来自网路)
在化学学界之外,潘教授成为“网红”始于今年8月16日。由他和他的团队主导研发的世界首颗量子科学实验卫星“墨子号”上天,我国率先实现卫星和地面的量子通讯。去年,“墨子号”被写入十九大报告,成为近两年科技创新的代表性成果之一。
虽然,“潘家军”量子通讯、量子估算的众多原创性成果已是多次入围世界年度十大科技亮点、世界年度数学学重大进展、世界年度数学学重大风波等,还获过国家科技进步银奖。
聚光灯下的潘家军,去年成果丰硕:8月10日,她们宣布“墨子号”提前完满完成量子纠缠分发、量子秘钥分发、量子隐型传态三大科学实验任务,成果相继发表于《科学》和《自然》上;9月29日,十八大以后我国在信息领域布署的首个重大工程,世界首列千公里级量子保密通讯骨干网“京沪干线”正式开通;结合“京沪干线”与“墨子号”量子科学实验卫星的天地链路,中国与俄罗斯首次成功实现洲际量子保密通讯,为未来覆盖全球的量子保密通讯网路迈出坚实一步。
这种成果意义何在?
《自然》杂志为每一位入围者做了一篇新闻特写,《量子之父》开篇便是:“在中国,人们称他‘量子之父’。对于这一尊称,潘建伟当之无愧。在他的率领下,中国成为远距离量子通讯技术的领导者。”
去年末,《华尔街晚报》发表《沉寂了一千年,中国誓回发明创新之巅》的专题文章,将“墨子号”量子卫星作为中国创新能力提高的重要标志。日本《经济学人》报道则称,“没有一个量子网路比中国在去年末建成的‘京沪干线’更具雄心”。
量子通讯是目前最接近实用的技术。“墨子号”上天以后,欧美各国对量子信息科学的注重达到前所未有的高度,纷纷开始加紧战略布署,例如欧共体就迅速启动10亿美元的量子技术旗舰计划、美国众议院在近来的听证会上觉得“美国绝对难以承受在量子技术革命竞争中失败的代价”。并且,在量子通讯领域,中国无疑已是“领跑者”。
量子通讯有啥用——从两只猫的“死”、“活”说起
12月17日,潘建伟在清华科技创新峰会上作主旨讲演。慕梁摄
12月17日,一流科学家云集、光诺奖得主就有5位的“2017清华科技创新峰会”举办。主旨讲演者潘建伟教授做了《打破量子工程的壁垒》的报告。他从十万年前智人为何能打败更健壮、头脑更大的尼安德特人,成为进化战争胜利者入手,浅显地述说量子热学理论的基本原理、研究验证的演化历史、技术应用的最新成果……
“日常生活中,一只猫要么是死,要么是活。依照量子叠加原理,一只量子世界的猫,却可以同处‘活’和‘死’两种状态的相干叠加……量子叠加扩充到两个粒子,还会出现量子纠缠现象。量子世界的两只猫,甚至可以处于‘死死’和‘活活’的相干叠加中。假如检测其中一只猫的状态,发觉它‘活’着,那另一只猫都会立刻塌缩到‘活’的状态,不论它们相隔多么遥远。爱因斯坦称之为‘遥远距离的奇特互动’。”用两只“猫”为例,潘教授对量子通讯最为基础的量子叠加、量子纠缠等概念的科普很消暑。
“假如我从南京到北京带了一件礼物放到袋子里,但不巧我忘带锁匙了。在精典数学学中,我可以打电话给南京朋友,把锁匙扫描发给我,也就是对锁匙进行检测,我另配一把锁匙打开袋子。
但若果这是一把‘量子锁匙’,依据量子不可克隆定律,对单个未知量子态进行检测,未能获得这个状态的完整信息,就只能将锁匙的量子态本身从南京传送到南京。我们晓得,量子态十分脆弱,传输通道各类不可防止的噪音还会将之打掉。如何办呢?按照等1993年的方案,借助量子隐型传态,可以将粒子未知的量子态传送到遥远地点的另一个粒子上,而不用传送这个粒子本身……”这把“钥匙”,瞬间让“量子隐型传态”生动上去。
简单地说,不论量子通讯还是量子估算,目前和日常生活还没啥关系——碰上推销哪些量子工具、量子补品的,千万别信。墨子号量子通信卫星的发射,联接天津、济南、合肥、上海,全长2000余公里的全球首个远距离量子干线“京沪干线”的建成,主要应用在金融、政务、国防、电子信息等重要领域的保密通讯。但远期则和我们每位人的信息安全都有关系:手机里有了量子保密芯片,语音通话、金融转帐、信息传输等涉密操作,就不用害怕被监听、盗用或功击了。
20年执著“追爱”量子通讯潘,逆转“伪科学”,当上“领跑者”
潘建伟教授在实验室(中国科技学院提供)
对于像东姐这些视数学为畏途的工科生来说,量子学说,简直天方夜谭。潘建伟时常做的科普讲堂,让东姐也初窥门径。通篇打比方、讲故事,消解各类公式、原理带来的障碍。一说到量子研究,他总是饱含激情。
这些努力,很可能与他多年面临不理解和指责有关。
潘教授在中科大读大专、硕士时接触量子化学。1997年,他在英国因斯布鲁克学院攻读博士,作为第二作者的论文“实验量子隐型传态”在《自然》发表,即被《科学》杂志评为年度全球十大科技进展、入选《自然》百年21篇精典论文。随后,他和朋友共同完成量子技术实验的多个国际“第一次”。
2001年,潘建伟归国成立量子信息实验室。国外对之了解很少,有人指责其为“伪科学”,说潘建伟“假归国、真诈骗”,至今百度“潘建伟”,就能见到所谓“伪科学”风波。
对于指责,潘建伟鲜有私怨,只是紧锣密鼓派中学生到国际顶级实验室学习、组建团队,埋首苦干。过去20年里,他率领团队的科研成果不断登上《自然》、《科学》、《物理评论快报》等权威刊物。用英国普利茅斯学院量子化学学家门罗的说法:“每次听到她们的研究进展,就会惊艳。”
2011年,潘建伟连任中科院教授,是当时最年青的“70”后教授。
潘建伟教授在实验室工作(中国科技学院提供)
不光量子通讯技术全球领先,量子估算也表现出众。她们的光量子计算机靶机的“玻色采样”速度比国际同行快起码2.4万倍,比人类第一台电子管计算机和第一台晶体管计算机快10倍至100倍,成为第一台赶超初期精典计算机的基于单光子的量子模拟机。
在2017未来科学大奖颁奖仪式发表得奖感言时,潘建伟谢谢了家人、妻子,还稀少地用当初追爱经历,来证明锲而不舍、走向成功的“奥秘”和强悍自信:“为了娶我的小学朋友为妻,我从17岁开始努力,花了将近9年,她总算答应我。如此难的事我都能弄成量子通讯潘,我有信心弄成世界上任何事!”
大国崛起,成为创新“领跑”新动能
中国科技学院北京研究院时常举行的“墨子沙龙”,很受欢迎(来自网路)
在潘建伟看来,对量子通讯技术的指责,源自不自信:这个研究日本有没有在做?假如她们没做,就不靠谱。国人更习惯跟进、模仿。
“当年杨振宁和李政道证明中国人在美国可以做挺好的科学,我们证明了中国人在国外也可以做挺好的科学。”潘建伟说。
2016年8月16日,我国在兰州用长征二号丁运载尼克斯成功将世界首颗量子科学实验卫星“墨子号”发射升空。在未来,发射更多的量子通讯卫星来建立“量子摩羯”也在计划之中。潘建伟团队还计划结合中国未来的登月项目,构建月球和地球之间的量子纠缠,因而对量子热学的非定域性作出一个“终极的”回答。
有了“墨子号”,潘建伟团队遥遥领先的还有量子互联网——即由卫星和地面设备组成的网路,可实现在全球共享量子信息。量子通讯是须要科学与工程技术紧密结合的大项目,唯有经济实力雄厚的大国能够玩得转。潘建伟很辛运,他的研究与中国“强上去”神同步。
潘建伟与其科研团队(中国科技学院提供)
潘建伟把量子研究突飞猛进归功于中国“集中力量办大事”的优势。他以“墨子号”为例,中科院武汉技术化学研究所、微小卫星创新研究院、光电技术研究所、国家天文台、紫金山天文台、国家空间科学中心等科研机构都加入技术攻关。国家支持,地方政府、企业也积极参与、协同创新。他多次提及,团队在北京得到中科院、上海市教委、大张江管委会、浦东新区等多方支持。
量子科技正步入推进突破、快速发展阶段。“今后三年,会听到更多令人欢欣鼓舞的成果。这是一个全新的时代。”
潘建伟预言。
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