郭光燦院士

郭光燦

生于1942年，籍貫福建惠安?？萍疾俊?73”項目“量子通信與量子信息技術”首席科學家，中科院重要方向項目首席科學家，國家基金委創新群體學術帶頭人。2003年當選為中國科學院院士，2009年當選為第三世界科學院院士。畢生從事量子光學、量子密碼、量子通信和量子計算的理論和實驗研究，現任中國科學院量子信息重點實驗室主任。

郭光燦在中國科技大學修讀無線電專業的時候，量子力學是基礎課。當時全校參加量子力學這門課考試的有200多人，一半人考不及格。

郭光燦考了滿分5分。

但是他還是不懂?！傲孔邮澜缣衩亓?，很陌生，但又很誘惑我。”從那時起，郭光燦就盤算著要研究量子光學。

“我這個人就是有這樣的興趣，我不了解的，就想弄明白。”

書生意氣 揮斥方遒

郭光燦30歲時，國內對激光的理論研究，大概分為全經典、半經典和全量子理論三種。當時看來，經典理論已經成熟，半經典也趨于完善，足以解釋幾乎所有的激光現象，都認為沒必要再去搞量子。當郭光燦決定要去研究“量子光學”的時候，聽到的幾乎都是反對和質疑聲。

“完全是一種好奇，我大概是國內第一個認為，這可能很有趣——我有對奧妙的追求?！?他想都沒想前途的事。

他開始去旁聽理論專業研究生的課程，卻還是不太清楚玄妙的“量子”。

1981年，他被公派到加拿大訪問學習。在多倫多大學郭光燦才發現，國際學術界開展量子光學研究已20多年。

1983年，第五屆國際量子光學會議在美國羅徹斯特大學召開。參加那次會議的中國人只有8名。會后，幾個中國年輕人，血氣方剛，暢談直至凌晨兩點多。聊中國科研落后，甚至沒人懂量子光學！他們覺得應該把祖國在量子光學領域的科研搞起來。他們相約：誰先回國，誰就來組織國內的隊伍。

郭光燦先回國。第二年，他在安徽瑯琊山醉翁亭，召集了全國量子光學會議，當時僅有50多人參加——大家是來瞧新鮮的。

郭光燦不餒：總算有人知道量子光學了。

震驚量子光學界

畢竟國外20年前就開始做了。跟著做想趕超？太難。上世紀90年代初，郭光燦接觸到一個新詞：量子信息。他想，這可能是個突破口。

可他連“經典信息”都不清楚。于是他請來中科大信息學院的教授，從“0101”開始學編碼。他們找了一個題：量子編碼。

“量子性很容易受干擾而被破壞，有人提出用編碼的辦法，保護信息不受干擾。但是很難為量子編碼。國際上，一開始是11個碼編1個，后來9個編1個。有人證明至少5個編1個?！?/p>

“這個領域剛剛開始，遍地是黃金?！惫鉅N堅信。

后來證明他是對的。當時所做的編碼、量子比對，都是獨立的消相干，“我們來一個集體消相干會怎樣？”

還真算出了名堂。“集體消相干”更省事：他們把不會消相干的特殊量子態稱為“無消相干子空間”，只在需要的時候再把會消相干的量子編碼到這個態上，來避免出錯。在國際上，人們稱之為“量子避錯編碼”。

“量子避錯編碼”成為三種不同編碼原理之一。

1997年，郭光燦的該文章發表在《物理評論快報》，震驚了國際量子光學界：中國居然在量子光學上有這樣的成果。

“中國人是能夠超過他們的”

一個量子信息不能克隆成兩個一模一樣的量子信息，叫做量子不可克隆。

有人就說，克隆不成功也可以。對一個量子信息進行克隆，克隆出的信息與原信息的相似程度叫保真度。保真度小于1，就不一樣；保真度等于1，就完全一樣。

“我們就提出一個新的克隆原理?？寺C成功克隆一個信息，留下來；不成功的丟掉，成功的最大的效率是多少？”郭光燦說。

郭光燦課題組算出來這個極限，并命名為“段—郭界限”。這個界限不可逾越，否則違背量子力學，也稱為“段—郭界限不可逾越”。

這是他們發表在《物理評論快報》的第二篇高水平文章。此時，郭光燦在國際上已經有了一定的知名度。

2000年，郭光燦研究組憑借“利用光腔制備兩原子糾纏的方案”研究再次引起世界矚目。后來，法國科學家沙吉·哈羅徹用實驗證明了這一理論。他在實驗成功之后給郭光燦發了一封郵件說：我們祝賀你，我們在實驗上把你的方案做成了。

沙吉也沒想到，十年之后，他借此獲得了2012年諾貝爾物理學獎。

同領域的一名國際審稿人驚訝于郭光燦課題組的成果，感慨：“我們怎么就沒想到？”郭光燦回應道：“我們中國人是能夠超過他們的?！?/p>

中國的聲音

量子信息方興未艾，對國家來說，僅靠一個研究組是不行的。中國的量子光學要盡快步入世界前列、實現趕超，是一直縈繞在郭光燦腦海中的問題。

“我想了各種辦法，去吸引國內更多年輕人從事這個領域，讓領導和學術界能夠更了解這個領域?！敝觥读孔庸鈱W》教程，在《物理》發科普論文，參加會議……郭光燦奔走呼告。

1998年，郭光燦組織量子信息香山科學會議。他致信錢學森，提出我國應該以“兩彈一星”精神推動量子信息的發展，搶占先機。

“這個領域太新太小，當時我還挺天真，就想找全國最牛的，邀請錢老做香山會議的主席。”郭光燦回憶說。

是年，錢老已離不開輪椅。但他很快回了信，“你說的都很重要，我很支持你”。

郭光燦后來找到王大珩。王大珩專于經典光學，但他觸類旁通，馬上意識到了量子光學研究的意義，欣然同意。他說：“中國人必須在這個領域有自己的聲音”。

這話落在郭光燦心窩里，眼眶一熱。

彼時，恰逢香山會議五周年紀念。在五周年慶祝會上，會議主持人張燾邀請了18人作報告，前17人是政要和院士，第18個是當時名不見經傳的郭光燦。

報告效果非常好——與會的大家從沒有聽過量子信息，聽完他的報告，大家很吃驚：還有這么個領域？

燃星星之火，成燎原之勢

自1998年，郭光燦開始申請“973”項目。他認為，“973”瞄準的是“國家重大需求的基礎研究”，而將來量子信息、量子密碼都是國家需要的，應該得到資助。

然而第一年、第二年把材料送到科學院，杳無音訊。當時專家組的部分專家認為，經典信息尚未研究清楚，還搞什么量子信息？

直到2001年，當時國際上量子信息已經比較火了，國內也逐漸意識到其重要地位。郭光燦在第四次申請之后終于拿到了中國量子信息領域的第一個“973”項目。

“其實一個國家在這個領域整體水平提高了，個人才能更高，沒有這個背景，孤軍奮戰不會有大發展，這是相輔相成的。”郭光燦說，“我就是要把整個領域帶起來?！?/p>

他把國內“想要做的、有可能做的”主要隊伍都攏了起來。1個“973”項目，8個課題，十幾個單位，50多位研究人員。

五年后項目結題時，成績斐然。這個成績，不僅是取得一批杰出的研究成果，更在國內建立了若干科研陣地，尤其是培養了一支具有開拓創新能力的科研隊伍：該“973”項目中的4名課題組長也被評為院士。

“這支隊伍將在以后發揮非常重要的作用?！惫鉅N很滿足，“如果當時就我一個隊伍，別人都不發展，那也不會是現在這種局面。我現在很高興看到我國在這個領域的蓬勃發展。”（來源：《中國科學報》）