周飛：量子在眼前，世界在腳下

李瀟雨

量子力學究竟有多遙遠？對普通大眾來說，距離最近的時刻，或許就是看大火的電視劇《三體》的時刻。甚至有不少網友表示：從未對物理學研究產生如此濃厚的興趣，追劇追到夜不想寐。

量子糾纏效應，被愛因斯坦稱為“幽靈般的超距作用”，因為糾纏的粒子之間，似乎違背了狹義相對論。在電視劇《三體》中，從量子到質子，再到“智子”，微觀世界的物理學原理讓追劇狂人們燒盡了腦細胞。科幻小說家想象中的“物理學不復存在”的事情真的可能發生嗎？我們迫切地想要得到一個相對淺顯且直接的回答。但當我將這個疑問拋給濟南量子技術研究院的副院長周飛時，他卻開懷地笑了：“天體跟量子，隔行如隔山。”

不可否認，《三體》等科幻小說與電視劇，讓更多的普通人主動地去了解物理，了解微觀世界。而以量子力學為代表的前沿物理研究，則正在改變我們的現實世界，周飛就是“變革者”之一。

以墨子之名，讓中國引領世界

周飛與量子的“初遇”是在讀本科時模擬電路課的課堂上。那是他第一次聽到潘建偉這個名字——我國著名物理學家，全國乃至全球量子信息科學研究的開拓者。那時的他一定想不到，未來的自己將師承潘建偉，進入量子研究領域。2022年，諾獎組委會將物理獎授予了在“糾纏光子實驗、驗證違反貝爾不等式和開創量子信息科學”方面做出貢獻的三名歐美科學家。頒獎儀式上，諾貝爾物理獎評委托爾斯·漢斯·漢森在解讀獲獎成果時，展示了一張含有中國量子衛星的圖片。他說：中國量子通信衛星圖彰顯了物理學的國際合作，更體現了中國在這一研究領域的貢獻。

讓祖國在量子衛星和量子通信研究方面走在世界前列，是周飛一直在努力的。他同時還有一個愿望，是讓國人了解這個事實，并為此驕傲。所以，對于量子技術的科普，他始終堅持，不敢懈怠。為此，濟南量子技術研究院建成了集知識普及、成果展示、體感互動于一體的量子科技綜合展廳，打造了山東首個以量子科技為主題的科普教育基地，還會定期舉辦科普沙龍。“為的是引起重視、獲取支持，最重要的，是要建立國人的文化自信。”

但，文化自信只靠科普還不夠。2016年8月16日，由我國自主研制的世界首顆量子科學實驗衛星——“墨子號”的發射升空，就為這份自信找到了資本和底氣。“墨子號”使量子通信技術的應用終于突破了距離的限制，促進了廣域乃至全球范圍內量子通信的最終實現。以我國科學先賢墨子之名命名量子衛星，也是團隊對于文化自信的傳達。

“墨子號”正式發射之前的地面實驗進行了三年之久，實驗地點經多次考察后，設在青海湖湖心偏南，一座名為海心山的小島上。“‘墨子號的最終歸宿是上千公里外的太空，但其縱向的光傳輸的大氣衰減程度只相當于地面上橫向的十公里左右，所以我們只需在地面測十公里以上，到了太空層面，我們的衛星發射信號即可以滿足大氣衰減要求了。”

回想當年，周飛覺得地面測試中衛星的功能性問題對于團隊來說并不是難題，“但就是‘體力勞動會讓我們吃不消”。青海湖湖水為咸水，團隊的日常用水都來自他們手提肩扛回來的井水。“住所離井口也就兩三百米遠，但三千多米的海拔，要扛著25斤的水桶走下來，還是不容易，通常是歇了四五次了，回頭看看，才走了一點點路。”

2019年12月30日，全球首個小型化可移動量子衛星地面站與“墨子號”在濟南首次對接成功。23時31分44秒，漆黑的濟南東北部夜空中出現了一個耀眼的綠色光點，光點隨著衛星的移動而移動。量子衛星地面站經過自動搜尋準確實現了與“墨子號”衛星的對接！在場的人無一不為此歡呼雀躍！

以量子之力，鏈接現實與未來

在量子研究領域，屬于濟南的首次和首個也絕不僅限與“墨子號”的成功對接。2022年7月27日，世界首顆量子微納衛星“濟南一號”在酒泉衛星發射中心搭載“力箭一號”運載火箭成功發射！不同于“墨子號”，微納量子衛星面向的是商業化和量子產業化。

為什么是濟南？為什么濟南會獲得為首顆量子微納衛星命名的榮耀機會？一切還要從周飛初到濟南說起。

2010年2月10日，山東省政府與中國科學技術大學簽署科技成果轉化合作協議，來年5月16日，中國科學院量子技術與應用研究中心暨濟南量子技術研究院揭牌儀式在山東舉行。這是我國最早成立的量子領域專門研究機構。

雖然有各方的資源和政策支持，但這個從零開始的機構踏上的，仍然是一條拓荒之路。對此，周飛記憶深刻，從開設各類賬戶，到建立組織架構，再到起草建院方案，還有如前文提到的，向大眾普及量子知識、介紹濟南量子技術研究院，都是他一度的重點功課。

十余年的時間過去了，“濟南在量子通信的產業化和商業化方面走在國家的前列，也是國際的前列”。“我們濟南院，包括我的團隊，一直與中國科大聯合，開展小型化地面站的研制，小型化地面站面向的就是‘墨子號‘濟南一號般的量子衛星。有了地面站，有了‘濟南一號，我們才可以實現點對點星地鏈路的鏈接，就此開展后續的天地鏈路、地面鏈路的結合，構建天地一體化的廣域的量子通信網絡。”

量子時代，勢不可逆。如今，在周飛及其科研團隊的努力下，最大規模實用化城域量子通信網絡“濟南量子通信試驗網”和首個商用化量子通信網絡“濟南市黨政機關量子通信專網”相繼建成，已投入使用多年；全球首套小型化可移動量子衛星地面站在濟南實現與國家量子骨干“京滬干線”和“墨子號”互聯互通；實現500公里量級現場無中繼光纖雙場量子密鑰分發，創造商用光纖量子通信距離的世界紀錄……

未來已來。“計算、精密測量，甚至是導航與天氣預報，你能想到的所有領域量子都可以介入。”在周飛看來，科研的征途不盡平坦且無盡頭，“好在，我們已經走在了世界前列”。

（感謝共青團山東省委對本次采訪的大力支持? 編輯/王立群）