潘建偉 與量子結緣21年被質疑也執著向前

作為讓量子通信馳騁于天地之間的物理學家，潘建偉帶領的團隊在量子通信技術方面實現了國際領跑。早年為了把最先進的技術學回來，潘建偉將一批學生“量身定制”并送往世界頂尖的實驗室。當他告訴學生國家需要他們時，當年答應回來的，都回來了。

2017年12月19日，國際頂尖學術期刊《自然》在最新一期的特寫板塊中發布了年度十大人物。中國科學技術大學教授、量子通信科學衛星“墨子號”首席科學家潘建偉上榜。 在不同場合聽“量子之父”潘建偉用通俗易懂的語言暢談有關量子研究的一切，又會發現他和一般的科研人員不一樣，在探究事物本質的熱情之外，更有資源整合的智慧，頗有社會活動家的風采。

從1997年算起，潘建偉已與量子結緣21年。即便在最初那些被人質疑為“偽科學”的日子，他也執著向前，終于在國際量子信息科學領域從追隨者變成了領跑者。

20世紀，隨著計算能力提高，曾經堅不可摧的密碼在竊聽與黑客的攻擊下不堪一擊。據評估，相關犯罪每年會帶給全球數千億美元的經濟損失。在潘建偉看來，突破信息安全的瓶頸對于保護公民和國家的機密資源至關重要。

于是，他把目光投向量子糾纏。處于量子糾纏的兩個粒子，無論相距多么遙遠，對其中一個粒子的測量會瞬間改變另外一個粒子的狀態，如果試圖竊聽或偷走任何一個粒子的信息，只會一無所獲。

這是迄今唯一安全的通信方式，核心是制備微觀粒子并實現多粒子糾纏。

然而，實驗的進程卻超乎想象地困難。激光管每秒鐘發出的光子約有1016個，要把它們一個個分離出來，加載信息，再傳輸出去——僅是制造單光子已經阻力重重，更何況，潘建偉和他的團隊還要進一步實現多光子糾纏。由于難度巨大，國際上對多光子糾纏的實驗制備和操縱幾乎一片空白。

為了攻克這一世界性難題，潘建偉的項目組與之苦苦糾纏了近10年。“我們有責任讓國家和老百姓享受科學成果。”潘建偉，就這樣操縱著單個粒子，解開微觀粒子蘊含的詭秘和矛盾，把它們送進我們的未來生活。

在位于合肥的中國科學技術大學（簡稱“中科大”）實驗室里，學生們私下稱潘建偉是“Mr.Nature（自然先生）”。因為在過去21年，他帶領團隊在量子物理與量子信息研究領域取得的科研突破，屢屢在國際權威學術期刊《自然》《科學》上發表，是毫無疑問的量子科學界“大牛”。但對于自己的專業選擇，潘建偉非常謙虛。“從中學到大學，一直覺得數學、英文都很難，只有物理簡單。”他打了個比方，說物理是一門“帶很少行李就能出門”的學科——記住很少的公式，就可以推導出很多結果。

在中科大念本科時，潘建偉第一次接觸量子力學。畢業后，他留在中科大攻讀理論物理學碩士學位，研究量子基本理論。然而，驗證量子理論的設想需要尖端的實驗技術，但當時國內的實驗科學和國際相比還有很大的差距。

1996年，潘建偉到奧地利因斯布魯克大學攻讀博士。在導師塞林格的實驗室里，他很快進入狀態。1997年，以他為第二作者的論文“實驗量子隱形傳態”在《自然》雜志上發表，被《科學》雜志評為年度全球十大科技進展。此后，他和同事又先后在國際上首次完成量子糾纏交換，三光子、四光子糾纏及其非定域性檢驗，量子糾纏純化等重要實驗。

潘建偉通過一個個實驗贏得了肯定，但他念念不忘要回國建一個世界一流的量子實驗室。國內當時對于量子信息科學的了解不多，有人甚至質疑這是“偽科學”，但潘建偉并不動搖，每年都利用假期回國講學，和國內前輩一起探討我國量子信息領域發展。

2001年，潘建偉回國組建了量子信息實驗室。為了不和國外脫節，他在很長一段時間內都是國內國外兩頭跑：在國內繼續開展量子信息實驗研究的同時，到國外學習經驗，并且有針對性地選送學生到國際頂尖的實驗室學習。

但質疑之聲也隨之而來。有人說他是“假回國、真騙錢”，他能做的就是埋頭干，盡快出成績。經過幾年的積累，潘建偉研究團隊完成了充分的技術積累和人才儲備。2008年，他放棄了在國外大學的兼職崗位，將在國外的實驗裝置陸續搬遷回中科大，分散在海外的年輕人也陸續回國，組成了以青年學者為骨干的研究團隊。

不管是在位于上海浦東新區的中科大上海研究院，還是在合肥中科大，潘建偉接受采訪時穿的T恤都是同一個款式，左胸口的“Boss”字樣，倒是很貼切地概括了他在團隊中的角色。作為量子衛星首席科學家，如何搭建頂尖團隊，如何通過體制創新留住人才，如何在與外界的協同發展中保持量子研究的國際領先位置，都是他需要面對的問題。

搞科研，人才是關鍵。早年為了把最先進的技術學回來，潘建偉送了一批學生出國，由于這些學生都是“量身定制”去往世界頂尖的實驗室，如何“收回來”很考驗智慧。“首先，把學生送出去之前就有過約定，希望他們學成后能回來一起做一件偉大的事，一件有意義的事。”有個故事潘建偉院士很有感觸——美國總統肯尼迪到美國宇航中心去，發現門口負責掃地的清潔工也很有自豪感，認為自己正在幫忙把人們送到月球上去。潘建偉至今記得2009年國慶前夕，在北京國家博物館參觀完“復興之路”主題展后內心非常激動，給大洋彼岸的學生們發短信：國家需要你們回來。讓他感到欣慰的是，當年答應回來的學生，都回來了。

但作為一個召喚者，除了在精神上鼓勵青年人才，也必須在科研和生活條件上保證他們無后顧之憂。“畢竟大家都拖家帶口的，有一個高尚的目標吸引大家，待遇也應該有吸引力。”

人才的爭奪也非常激烈，“和谷歌、IBM這樣的企業相比，如果我們開出的待遇是30（萬），別人說能給200（萬），那即使有高尚的目標，也架不住家人不樂意。”考慮到這些，潘建偉跟一些企業溝通，說服他們效仿谷歌、IBM，直接資助前沿研究。“目前已經跟阿里巴巴有合作，企業每年提供一筆經費，能夠把別人拼命來挖的人留下來，抵擋惡性人才競爭。”

“如果說當年楊振寧和李政道先生證明中國人在國外可以做很好的‘科學，我們現在的團隊證明了中國人在國內也可以做很好的‘科學。”潘建偉說。

潘建偉最初與“量子”結緣時，還需要應對“偽科學”質疑，但他堅定前行，如今在多個方向實現超越。問他是什么支撐他一路走到量子科學研究最前沿？他的回答是“興趣和責任”。

這一路不容易。剛回國的時候，很多人習慣性地問：這個研究美國有沒有在做？“如果他們沒在做，就會覺得不靠譜。因為中國人更習慣跟進、模仿。”此外，搞協同創新曾遇到“以誰為主”的難題。“以科學家為主，還是以工程師為主？這需要慢慢磨合。量子衛星的成功，可以說是科學和工程的完美結合。”

他們的研究逐漸得到認可。美國馬里蘭大學的量子物理學家克利斯朵夫·門羅說：“每一次我看到他們的研究進展時，都會感到震撼。”2017年7月，潘建偉以及他在中國科學技術大學的團隊報告他們打破了量子隱形傳態的記錄，他們將地球上一個光子的量子態傳送到1400千米高空軌道衛星上的一個光子上。9月，團隊利用該衛星向北京和維也納發射糾纏光子，生成的量子密鑰允許兩地的團隊在完全安全的條件下視頻通話。因為檢測光子的行為會擾亂它們的量子態，所以潛在的黑客不可能在不引起注意的情況下攔截密鑰。

此次實驗是一次“歷史性事件”，潘建偉的前博士導師、目前任職于維也納大學的合作者安東·蔡林格評論道。他還表示，潘建偉的團隊在量子互聯網方面已遙遙領先。量子互聯網是由衛星和地面設備組成的網絡，可實現在全球共享量子信息。

在潘建偉的帶領下，中國成為遠距離量子通信技術的領導者。在2017年12月19日，潘建偉入選國際頂尖學術期刊《自然》的年度十大人物。

《自然》發文評價潘建偉樂觀積極，充滿激情，在說服經費資助機構方面同樣表現出非凡的能力，“他打心底里相信中國政府會支持他的下一個大計劃：耗資20億美元、耗時5年的量子通信、度量和計算項目，這與2016年宣布的耗資12億美元的歐洲量子旗艦項目相對應”。

潘建偉的過人之處在于能找到關鍵問題且敢于冒險，“擁有他是中國之大幸。”門羅說。