“墨子”之夢的軌跡

“墨子”之夢的軌跡

科學(xué)家潘建偉說，我國首顆量子衛(wèi)星之所以起名叫“墨子”號，因為墨子（墨家學(xué)派的創(chuàng)始人，也是戰(zhàn)國時期著名的思想家、教育家、科學(xué)家、軍事家）首先通過小孔成像實驗發(fā)現(xiàn)了光是直線傳播的，而且墨子提出了某種意義上的粒子論。因此，光量子學(xué)實驗衛(wèi)星用這位中國先賢命名，是非常妥帖的。

量子力學(xué)的世界級大師塞林格教授曾經(jīng)這樣教導(dǎo)過他的一名中國學(xué)生：“你的努力，不僅是為自己，更是為國家！”這名中國學(xué)生的確沒有辜負導(dǎo)師的期許，他和同事們所取得的研究成果同愛因斯坦建立相對論、倫琴發(fā)現(xiàn)X射線等影響世界的重要發(fā)現(xiàn)一起，被《自然》雜志評選為“百年物理學(xué)21篇經(jīng)典論文”。數(shù)年后，他帶領(lǐng)團隊在中國建立起世界領(lǐng)先的量子光學(xué)實驗室，創(chuàng)造了一個又一個舉世矚目的“世界首次”。

這個人就是將世界首顆量子科學(xué)實驗衛(wèi)星“墨子”號送上太空的中國科學(xué)家——潘建偉。

潘建偉在中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)學(xué)習(xí)期間，第一次領(lǐng)略到量子世界的奇妙。但隨著研究的深入，他越發(fā)意識到量子理論中的各種奇特現(xiàn)象需要更加尖端的實驗技術(shù)和條件才能夠得到驗證，而當(dāng)時國內(nèi)在這方面還相對落后。1996年，潘建偉來到奧地利因斯布魯克大學(xué)，師從奧地利物理學(xué)家塞林格攻讀博士學(xué)位。那時塞林格教授已經(jīng)建立了量子實驗室，并且是量子物理學(xué)領(lǐng)域的國際權(quán)威。在這里，潘建偉和同事們完成了國際上首次量子隱形傳態(tài)實驗，這被認為是量子信息實驗領(lǐng)域的開端。此后幾年內(nèi)，潘建偉和同事們又先后完成了一系列量子信息領(lǐng)域的先驅(qū)性實驗，這些寶貴的經(jīng)歷為潘建偉日后在量子通信領(lǐng)域的突破性貢獻奠定了堅實基礎(chǔ)。潘建偉對奧地利的感情非常深厚，他在奧地利求學(xué)期間，得到了奧地利外交部和學(xué)術(shù)交流機構(gòu)的資助。博士畢業(yè)后，潘建偉又繼續(xù)在維也納大學(xué)實驗物理所從事博士后研究。維也納大學(xué)正是薛定諤等量子力學(xué)的奠基人工作過的地方，無疑是量子力學(xué)的“圣地”之一。

我國在量子通信領(lǐng)域的研究起步較早，在20世紀90年代初就有郭光燦院士、張永德教授等老一輩科學(xué)家對該領(lǐng)域發(fā)展的密切關(guān)注，并且中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)已經(jīng)發(fā)表了一些該領(lǐng)域的論文。

2001年，潘建偉回國組建實驗室，一切從零開始。在中科院的重視和支持下，實驗室的發(fā)展速度非常快，很快就有了一批由中國人完成的量子信息領(lǐng)域的重要成果。在那之后，從2004年起，中科院的支持力度進一步加大。

同時，國內(nèi)其他團隊也發(fā)展起來了。從2005年開始，國家的重大研究計劃也開始注意到了量子調(diào)控，在一些科學(xué)家的建議下，量子調(diào)控成為國家重大研究計劃的內(nèi)容，到目前這一計劃已經(jīng)執(zhí)行了十余年。

近年來，中科院啟動量子衛(wèi)星項目，國家發(fā)改委啟動“京滬干線”地面量子通信網(wǎng)絡(luò)項目，為量子通信技術(shù)實現(xiàn)跨越式發(fā)展注入了長足的動力。

量子通信是目前為止唯一被嚴格證明可提供無條件安全的保密通信手段。我國發(fā)射全球第一顆量子實驗衛(wèi)星以及“京滬干線”的建成，奠定了中國在量子通信領(lǐng)域的領(lǐng)跑地位。目前，在量子通信領(lǐng)域，無論是科學(xué)研究還是實際應(yīng)用，我國都已處于世界領(lǐng)先水平。我們也期待著，量子通信從理論到實驗再到實踐的完美蛻變。

所以，當(dāng)昔日的老師主動提出加入到我國量子衛(wèi)星計劃中的請求后，順理成章地，奧地利就成了量子科學(xué)實驗衛(wèi)星項目的第一個國際合作伙伴。我國量子科學(xué)實驗衛(wèi)星會向全世界開放，在奧地利之后，德國、意大利、加拿大等國的團隊也主動請求加入。

作為量子通信領(lǐng)域的技術(shù)強國，中國正從經(jīng)典信息技術(shù)的跟隨者，轉(zhuǎn)變成未來信息技術(shù)的并跑者乃至領(lǐng)跑者。回顧中國量子通信領(lǐng)域的發(fā)展歷程，成績的取得當(dāng)然離不開一代代科學(xué)家孜孜不倦的奮斗與拼搏。

2016年8月16日凌晨，被命名為“墨子”的中國首顆科學(xué)實驗衛(wèi)星開啟星際之旅。它承載著率先探索星地量子通信可能性的使命，并將首次驗證空間尺度量子理論的真實性。