Year:    2009

CAM-Net Digest, Vol. 6 (2009), Iss. 16 : p. 7

Abstract

今天（7月21日，下同）下午，中国科学技术大学又多了一个中心——量子工程中心。中心人不多，18个人；年龄不大，最大的1969年生人。可是他们以往的成就斐然：在世界上首次实现五光子纠缠和终端开放的量子隐形传态，首次实现复合系统量子隐形传态，首次实现六光子纠缠，首次用光子比特实验演示质因子分解……
 
这个中心的带头人叫潘建伟，今年39岁。国际学术界对该中心的人员有个更简单的称呼：潘建伟小组。
 
就在今天上午，一场为期两天半的名为“量子基础和技术国际研讨会：前沿和展望”正式结束，来自全世界各地的270多名量子信息和量子物理领域的学者一起见证了潘建伟小组的正式回归。
 
以后，他们都有一个共同的称呼：中国科学技术大学教师。
 
此前，潘建伟小组常年在中国科学技术大学和德国海德堡大学间来回奔波，兼具双重身份。对此，学界相关争议不少。
 
潘建伟从不争辩，他只有一句话：“我是要回来的，你们会看清楚的，不需要解释。”
 
搞科研就如做好菜，要有各种好原料
 
潘建伟喜欢做菜。有一手好厨艺的他经常说，做一盘好菜，要有各种各样的好原料。
 
在他看来，搞科研也是如此。从事量子信息研究就像炒菜，要有各种好的原料：有电子学的人，理论做的好的人，有控制激光的人……
 
1999年潘建伟在维也纳大学博士毕业时，就已经取得了不俗的成就：1998年其成果被美国《科学》杂志评为年度国际十大科技新闻，1999年其论文与爱因斯坦等世界著名科学家的论文一道入选《自然》杂志的物理学百年经典。
 
受母校中国科学技术大学邀请回国的潘建伟，在中国科大负责组建了量子物理和量子信息实验室。当时高校科研经费普遍紧张，潘建伟申请的200万元科研经费不是小数，而中科院基础科学局拨了400万元。在各方的大力支持下，设备人员都到位了，潘建伟的实验室迅速开张。
 
但这时，潘建伟“缺位”了。在他看来，这盘菜还没到做好的时候：当时，量子纠缠最先进的技术在奥地利。尽管潘建伟在该领域已取得一定成就，但是量子纠缠技术还不够强。
 
他向中国科技大学申请做“候鸟”：一方面在奥地利学习这项技术，一方面兼顾国内的实验室。
 
母校同意了。到了2003年，潘建伟在量子纠缠技术方面不需要再向任何国外专家请教。但此时量子存储成为量子信息领域的前沿，而这方面力量最强的是位于德国的海德堡大学。潘建伟又向母校发出申请：接受海德堡大学客座教授的聘书，在这里继续学习。
 
 学校再次同意了他的“候鸟”状态。
 
潘建伟深知，量子信息集多学科为一体，要想突破，必须融合不同的学科背景。他开始为炒好这道“菜”寻找各种“好材料”。
 
 陈帅第一次见到潘建伟是在2003年5月。当时正在北大读博士的他到德国海德堡大学做交换学生。陈帅在国内的研究方向是冷原子物理，他的指导老师正是国际冷原子物理方面的权威——施米马尔教授。施米马尔建议陈帅去奥地利参加一个学术会议，并顺便找潘建伟谈谈合作的可行性。
 
就这样，陈帅认识了潘建伟。两人谈得很投机，潘建伟欣赏陈帅的动手能力，当场对陈帅发出邀请：你快点毕业，毕业了我们一块做。
 
 陈帅回到北大继续自己的博士课题。2004年年底，正在进行博士论文答辩的陈帅突然接到潘建伟的邮件：找到博士后位置了吗？到我这里来吧。2005年，陈帅拎着简单的行李，来到海德堡大学，加入潘建伟小组，从事量子存储的研究。
 
 陈凯本科和硕士学的是理论物理，博士学的是量子信息与计算，在加拿大做博士后，跟随量子通信最优秀的专家学习。当选洪堡学者后，陈凯应邀来到洪堡基金会的总部波恩访问。一次，基金会请科学家们去听音乐会，陈凯在家带孩子，夫人独自前往，碰到一个中国人，很开心地在一起聊天。一问姓名，对方正是潘建伟。
 
尽管不从事科学研究，但陈凯的夫人经常听陈凯说起潘建伟，当场就邀请潘建伟到家中做客。于是，做量子通信的陈凯成了潘建伟小组中的一员。
 
邓友金是“毁约”来到了潘建伟小组的。2005年，还在荷兰戴尔福特科技大学材料系做博士后的他，在海德堡大学访问时，对量子信息产生了浓厚的兴趣。他找到还在海德堡大学的潘建伟交流，潘建伟一听邓友金的学术背景，立刻来了兴趣：物理专业的本科生，理论物理学的硕士生，博士学的是统计物理。统计物理学科视野宽广，正好是这个小组欠缺的一个“角落”。
 
邓友金当时已经答应到纽约大学做博士后研究。潘建伟向他发出两年后有机会再见的邀请。2007年4月邓友金提前结束与纽约大学的合同，来到海德堡大学潘建伟小组，与陈帅搭档做量子存储。
 
潘建伟还刻意培养了一批“好原料”：把国内实验室一批有科研潜力的学生招到国外一流大学读博士或者从事博士后的研究，他们中很多人都换了专业，换了思维。

“海德堡大学原子学科科研力量非常强，我们在海德堡是借势。每个人都要经过一段修炼。我们不断地派人去学习，团队和研究领域不断扩张，不断在科学上占领制高点。但是我们也知道，一定要重点布局，不可能面面俱到。”陈凯说。

就这样，潘建伟“做菜”所需的“好原料”慢慢齐备了。
 
在这个领域做得好，如何占领下一个制高点
 
2003年，量子信息研究的最高端领地是量子纠缠，量子存储的研究刚刚萌芽，很多人认为这很难操控。当时大家大多用操作光子来做量子信息的处理，但是光子不能存储，总是飞来飞去的。其中一个重要问题就是产生纠缠光子的手段是不确定的，这导致长距离通信与大规模光子处理中的资源消耗太大。如果能够在光子纠缠产生之后先加以存储，到用时再处理，就会非常有效地节省资源。
 
当时，量子存储做得最好的是哈佛大学、加州理工学院、佐治亚理工学院和麻省理工学院。在去海德堡大学之前，潘建伟小组没有做量子存储这一块的人员。
 
这一年，潘建伟来到海德堡大学，与施米马尔教授合作从事量子存储的研究。
 
2004年下半年，从事量子存储研究的“好原料”逐渐到位：奥赛冠军陈宇翱来了。2005年年初，陈帅到位。他们开始订购仪器，搭实验平台。1年后，做原子物理分子的苑震生从中国科大到了海德堡大学，再加上一个中国科大的学生赵博和一个德国学生，量子存储的框架搭起来了。
 
2005年，量子存储成了量子信息领域的大热门。未雨绸缪的潘建伟则领着这帮年轻人开始做量子存储的实验了。第一年做实验，碰到不少问题：看别人的文章很明白，但是真正动手有很多细小问题。
 
陈帅是实验能手，感触最深：用光去激发原子，让原子发出单光子，再把单光子捞出来，形同于大海捞针。这就等于10亿个单光子中，只有一个是有存储信息的。每个滤波的器件，都要精密的调节。不同的波段有不同的功能，每级做不同的功能。他们单是为了实现这个高品质的滤波就用了半年。
 
中间难免有灰心丧气的时候。每当这时，潘建伟就现身说法：做科学是有趣的事情。不是第一个做出来，也不用很失落。做不成，就再来一次。关键是享受这个过程带来的乐趣。
 
大约一年半时间，潘建伟小组在量子存储方面没有任何建树。组员们也不着急，就在实验上慢慢探索。2006年4月初，几乎所有的问题都碰到了，所有的问题都解决一遍了，可还是不见成果。4月底，他们绝处逢生：看到了第一个实验信号，第一套系统运行成功。小组马上决定升级打造第二套，第二套系统只用了半年。
 
2007年小组接连做了4个实验，其中两篇上了《物理评论快报》，一篇上了《自然物理学》，还有一篇上了2008年8月的《自然》杂志。
 
2008年，潘建伟可以很自豪地说，自己的小组是全世界做量子存储最好的小组之一了。
 
潘建伟并不满足，他经常对小组成员说：“你在这个领域做得好，未来呢？如何占领下一个制高点？怎么能保持领先地位？”
 
潘建伟经常很快地决断一个新工作领域，例如去开个会，听到一个新想法，发现这个东西能做后，在别人还没有反应时，潘建伟小组已经做完了。
 
国外的冷原子技术掌握了，我们回家
 
来自奥地利维也纳大学的物理学家Caslav Brukner这样评价潘建伟小组：“在发展量子技术方面，潘建伟小组是世界上处于领先地位的小组之一。”
 
这绝非虚谈，潘建伟小组在国际量子信息领域成绩斐然：是国际上首次把绝对安全通信距离突破到超过百公里的3个研究小组之一，是国际上报道绝对安全的实用化量子通信网络实验研究的两个小组之一，是国际上在实用化量子通信方面开展全面、系统性实验究的两个小组之一，是在量子存储和量子中继器技术方面处于领先地位的4个国际小组之一。
 
从组建实验室到现在，潘建伟小组已在《自然》、《自然物理》、《国家科学院院刊（美国）》、《物理评论快报》等国际一流杂志发表论文40余篇。“国外的冷原子技术我们已经掌握了。”潘建伟说。他把当初在招聘这批“好材料”时说的话又说了一遍：“我们回家吧。”
 
很多人奇怪，海德堡大学无论从学术氛围还是实验环境，都属世界一流，为什么要回到地处合肥的中国科技大学？英国著名科学杂志《新科学家》这样评价合肥：“作为距离像上海这样的技术之都几个小时车程的安静的华东城市，合肥以其传统的豆腐和芝麻饼著称，而不是前沿物理。”
 
早在潘建伟还在中国科大读书的时候，中科院院士朱清时就受命担任中国科大校长，他把家和实验室都搬到了学校，当时潘建伟充当了搬运工的角色。朱校长这个爱校举动对潘建伟触动很大：校长把家搬回来，把实验室搬回来，科大有希望了！
 
回家的工作很繁琐：潘建伟小组在海德堡大学有4个实验室，一一做统计。搬家的清单，足足列了20页，大到激光器，小到12毫米的镜片也要搬回来。
 
潘建伟的团队很优秀：每个人单独出去，有不少地方都想要。陈帅在海德堡大学做博士后期间，就有几所海外大学发出了邀请。
 
陈凯是小组中最早回来的。在加拿大多伦多时，他遇见的很多中国人都移民了，但是他不感兴趣。“现在国内的科研条件也不错。而且，科学在优秀团队会进步更快，走到世界前沿。在这个团队是我最好的选择。”
 
陈帅对现在的工作很满足。他与邓友金合作，一个有技术，一个有理论。“我们的成长有交叉点。如果是一个人，很难做好，但合作就会容易很多。”陈帅说，“在量子信息领域作出贡献，操控量子时间看到宏观世界现象。还有什么比这更让人激动的工作吗？”
 
在科学的道路上，潘建伟年轻的同事们正处于事业的快速发展期。潘建伟对他们说：“你们回来后，要继承科大的传统。但是你们不能永远作为助手，一定要成长起来，独当一面。”
 
2001年，潘建伟没有完全回到祖国工作。2009年，他带回了一个一流的科研团队。在评论完合肥留给人们的传统印象后，《新科学家》这样评价潘建伟小组：“潘和他的同事改变了这些，使得中国科学技术大学——因而也是整个中国——牢牢地在量子计算的世界地图上占据了一席之地。”

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