潘建偉要建世界一流量子物理實驗室

任紅雨

量子物理學世界級大師問道：“你的夢想是什么？”

他的答案脫口而出：“我要在中國建一個世界一流的量子物理實驗室。”

年前12月18日，慶祝改革開放40周年大會上，宣讀了獲得改革先鋒稱號人員名單。其中，“量子信息研究的創新者”潘建偉在列。他的頭銜包括中科院院士、中國科學技術大學常務副校長，中國科學院量子信息與量子科技前沿卓越創新中心主任。

自上世紀90年代以來，量子信息科學迅猛發展，量子通信、量子計算和量子精密測量等量子信息技術可以在確保信息安全、提高運算速度、提升測量精度等方面突破經典信息技術的瓶頸，為保障國家安全和支撐國民經濟可持續發展提供核心戰略力量。

依托中國發射的“墨子號”量子科學實驗衛星，潘建偉團隊在2017年實現多項世界領先的量子通信技術突破，包括在國際上首次成功實現從衛星到地面的量子密鑰分發和從地面到衛星的量子隱形傳態，連通北京和維也納的量子保密視頻通話標志著世界首次洲際量子通信成功實現。

潘建偉曾表示：“世界各國都在做量子通信的發展規劃，中國在國際量子通信領域之所以能處于領導者的地位，是因為10年前，我們就選擇了從基礎研究起步的艱難道路，掌握了核心技術，現在到了產業化階段就不太會遇上‘卡脖子’的問題了。”

1996年，潘建偉在奧地利維也納大學第一次見到導師塞林格教授。這位量子物理學世界級大師問道：“你的夢想是什么？”他的答案脫口而出：“我要在中國建一個世界一流的量子物理實驗室。”

現在，他正在向這個方向努力。

回國后，潘建偉在母校中國科學技術大學組建了量子實驗室。他的團隊取得了首次實現光子比特與原子比特間的隱形傳態，首次實現具有存儲和讀出功能的量子中繼器，將單次激發量子存儲時間提高了兩個數量級，實現了對糾纏光子的量子存儲等成果。合肥的量子通信城域試驗網也成為全球首個擁有規模化量子通信網絡的城市。

在潘建偉的“量子版圖”里，堅固的“地基”就是中國科學技術大學的量子實驗室。這是一切產業化應用的理論基礎。盡管中國開始研究量子信息學的時間晚于歐洲，還是涌現出潘建偉、郭光燦和段路明等一批優秀的科學家，目前，這一隊伍還在不斷壯大。

而中國科技大學在中國量子通信產業中有舉足輕重的地位。

最典型的是科大國盾，科大控股是其主要股東。此外，問天量子等也都是中科大下屬的產業。同樣值得關注的一家公司是九州量子，盡管中科大和潘建偉個人并沒有持股，但在九州量子成立合資公司期間，中科大做了很多工作幫助他們建立起整個網絡。通過將產、學、研真正實現一體化，中國正在加快步伐構建整個產業鏈，打通上下游。按照潘建偉的設想，未來10～20年，將通過多顆量子衛星和包括“京滬干線”在內的地面光纖網，構建一個天地一體的全球化量子通信網絡，這張網也將成為信息安全免受外界攻擊的最強保障。

據潘建偉團隊介紹，即將建成的“京滬干線”就是為了保證量子密鑰的傳輸安全。而星地量子通信則是依靠量子衛星。據潘建偉介紹，他的團隊已經通過實驗驗證了微弱量子態在穿越大氣層后是有可能保持的，而且每秒可傳輸1萬個量子密鑰。但1萬個是遠遠不夠的，因此未來還將發射多顆量子衛星，形成“星群”。量子技術泰斗級人物、日內瓦大學量子科學家Gisin教授評價：“這對一個國家在電信、核能、航空、金融、國防等關鍵戰略性領域的影響是重大的。”

記者獲悉，中國科學院已確定計劃，將在“墨子號”量子科學實驗衛星的基礎上，繼續研制3至5顆低軌量子通信衛星，以實現量子密鑰分發的實用化，同時還將著手開展中高軌量子通信衛星的研制。

值得一提的是，作為“墨子號”衛星的首席科學家，潘建偉表示中國將保持開放心態，積極參與國際合作。他介紹，2017年以來，中科大與中科院上海技術物理所等組成的科研團隊，與奧地利科學院安東-塞林格研究組合作，利用“墨子號”在中國和奧地利之間實現了長達7600公里的洲際量子密鑰分發，并利用共享密鑰實現加密數據傳輸和視頻通信。中國正在籌建的國家實驗室涉及合肥、上海和北京等地，僅合肥量子信息實驗室占地就將達554畝，如此規模在全球都比較罕見。這也是繼“墨子號”量子衛星、量子通信“京滬干線”之后，中國在量子科學領域的又一次大手筆投入。據透露，目前該項目已經獲得安徽省和上海市政府各10億元左右的配套啟動資金，而國家長期投入將達到千億元人民幣。

◎ 來源|第一財經