潘建伟：与量子纠缠的人生

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量子卫星首席科学家潘建伟(2016年8月15日摄)新华社记者金

新华社合肥6月27日电(记者于飞，徐海涛)“上帝掷骰子了吗？”困扰着爱因斯坦的量子物理学的核心之谜，也让潘剑伟经常全神贯注地思考，并在额头上刻下两道深深的皱纹。

自从潘剑伟第一次意识到量子世界的奇异性并沉迷其中以来，已经过去了20多年。为什么会有量子叠加和量子纠缠这样的奇怪现象，没有答案。然而，他一直致力于使用奇怪的量子特性来创造不可破译的密码，开发安全通信，以及开发强大的量子计算机...

世界上第一颗量子卫星“墨子”建立了迄今为止距离空台最远的量子纠缠，这证明了爱因斯坦认为遥远地方之间的奇怪相互作用仍然存在于1200多公里的尺度上。作为量子卫星的首席科学家，潘建伟有一个更大的目标——在地球和月球之间建立30万公里的量子纠缠，测试量子物理学的理论基础，探索引力和时间空.的结构

在很多人眼里，潘剑伟是一个传奇:29岁时，他关于量子隐形传态的研究成果，连同伦琴发现的X射线和爱因斯坦建立的相对论，被《自然》杂志评为“百年物理学21篇经典论文”；31岁，中国科技大学教授；41岁时，他成为当时中国最年轻的院士；45岁时，他获得了国家自然科学一等奖...

他赢得了无数奖项，但他说获奖很麻烦，容易招致批评。他是中国科学家中的明星，也是媒体追逐的对象，但他不想成为明星，只想让科学受到中国人的关注。

对起源的痴迷

潘剑伟，1970年3月出生于浙江东阳，从小学习成绩优异。父母从不限制他做自己感兴趣的事情。1987年，他被中国科技大学现代物理系录取。他对大学生活最深刻的印象是，学生睡觉和学习比早起、喝茶和熬夜学习晚。

2016年5月28日，量子科学实验卫星首席科学家潘建伟院士在上海量子保密通信总控中心展示了实用的远程保密通信量子通信产品。新华社记者蔡洋照片

他的大学同学、现任暗物质卫星科学应用系统总工程师吴健回忆说，潘剑伟是一个非常有趣的人。他剃了潘剑伟的头发，有点像马桶圈，但潘并不生气。除了学习，潘剑伟也很享受生活。有一次，他和同学跑到水库，摸了一盆蜗牛，在宿舍里煮了起来。

1990年，潘剑伟第一次接触到量子力学。当时，他在经典力学、电动力学和统计力学方面做得很好，但他根本不懂量子力学。他期中考试差点不及格。

“在双接缝实验中，当人们没有‘看到’电子时，他们不能说出它来自哪个接缝。这真奇怪，这不对。一个人怎么能同时在上海和北京呢？”量子世界的奇异性和奇异性使潘剑伟陷入了如此深刻的思考。

现在回想起来，潘剑伟认为这是最好的现象。“量子力学的创始人之一玻尔说过，如果你在学习了量子力学之后不觉得奇怪，不觉得不可思议，也不感到困惑，那么你根本就学不会。理解。”

量子世界越古怪，潘剑伟就越想了解它。因此，他选择了与量子“纠缠”。

他意识到物理学毕竟是一门实验科学，不管这个理论有多精彩，如果没有实验的检验，它也没有什么不同。然而，中国在20世纪90年代缺乏进行量子实验的条件。1996年硕士毕业后，潘剑伟前往量子研究的重要场所因斯布鲁克大学攻读博士学位，师从世界级量子实验研究大师塞林格。

一个理论物理的大师想要快速进入实验量子物理的前沿，困难是可以想象的。为了尽快掌握要领，潘剑伟几乎在实验室里呆了一整天。

在新华社的一次采访中，塞林格说，潘剑炜第一次以医生的身份来学习时从未做过实验，但他有很强的实验天赋。“我派他和一个小组去做量子隐形传态的实验，这是一个非常复杂的实验。他立即接受并投入其中，并对实验充满热情。过了一会儿，他成了实验的领导者。”

在老师眼里，当实验中出现问题时，潘剑炜从不退缩，并把困难作为一种激励，让自己更上一层楼。每个人总是听他说“情况很好”。这个非常乐观的人总能找到解决问题的办法，每个人都喜欢他。

在量子卫星和阿里站之间建立联系。(中国科学院提供)

“毫无疑问，他现在是世界上这一领域最好的科学家，我为他感到骄傲。”塞林格说，“我也鼓励他回到中国发展。”这里有很好的机会。中国在量子通信领域已经进入世界先进行列，这在很大程度上是潘剑伟努力的结果。”

做一盘“量子好菜”

在掌握了先进的量子技术之后，潘剑炜热切地希望中国能抓住这个机会，赶上发达国家，在信息技术领域占据主动。

自1997年以来，他每年都回到科技大学，在节假日发表演讲，为中国在量子信息领域的发展提供建议，并推动研究人员进入这一领域。2001年，他在中国科学院和国家自然科学基金的资助下，在HKUST建立了量子物理和量子信息实验室。

量子信息研究整合了多个学科。要取得突破，需要不同学科背景的人才。潘剑伟是个好厨师，他知道做一道好菜需要各种好的原材料。

潘建伟把不同学科的年轻人送到国外，在德国、英国、美国、瑞士、奥地利等国家学习和锻炼。这样，他的团队掌握了世界上最好的冷原子技术、最好的精密测量技术和最好的多光子纠缠操纵技术...

近年来，潘建伟的团队在《自然》、《科学》和《物理评论快报》等重要国际学术期刊上发表了约200篇论文，被广泛引用。

科学带来内心的平静

人们不可避免地会对实验感到气馁。但是潘剑伟说，做自己喜欢的事情需要耐心，欲速则不达。“我愿意一步一步地学习和工作。成功当然很快乐；如果你没有成功或者感到失落，再试一次。关键是享受这一过程的乐趣。”

量子卫星首席科学家潘建伟(2016年8月15日拍摄，双曝光)新华社记者金

“追寻量子物理学的奥秘，可以使人内心感到平静祥和，就像一个阳光明媚的春天，走在草地上，心情舒畅。”他说。

潘剑伟是爱因斯坦的崇拜者。他上大学时，喜欢读《爱因斯坦选集》。“爱因斯坦的散文是最深刻、最优美的。对我来说，这是大自然的声音。”

“研究量子物理影响了我的性格和思想。在牛顿力学中，0和1，黑色或白色，要么是绝对正确的，要么是绝对错误的。但量子力学告诉我们，对与错、好与坏很难界定，然后人们变得宽容。”

潘剑伟在繁忙的工作中参加了许多科普活动，并以科普为宗旨创办了墨子沙龙。他说:“建设创新型国家，必须培养公众的科学兴趣，提高公众的科学素养，否则就不可能建设真正的创新型国家。”

拾起物理学的“皇冠上的珍珠”

时光飞逝。量子世界和以往一样奇怪和难以捉摸。神奇的量子纠缠能在空时间里无限延伸吗？

“至少现在的理论是这样的，但也许量子纠缠会受到引力的影响，而它的质量会下降。通过扩大量子纠缠分布的距离，通过实验探索量子物理和相对论的边界，我们可以对时间空结构和引力进行前瞻性的研究。”潘剑伟说道。

接下来，潘建伟希望在地球和月球的拉格朗日点放置一个纠缠光源，将量子纠缠分布到地球和月球。通过在30万公里或更远的距离上的纠缠分布，观察了性质的变化，并对相关理论进行了实验验证。

“我今年47岁，希望在60岁退休前完成这个实验。”他说。

如果这个梦想能够实现，潘剑伟将摘下这个领域的皇冠上的宝石。

潘剑伟认为，发展量子通信和量子计算技术是国家的一项重要要求，这是他义不容辞的责任，也是他弄清量子世界中最奇特问题的内在动力。

“为什么量子力学如此奇怪？这个基本问题根本没有解决。我们可能仍处于起点。对我来说，为什么会有量子纠缠是最深刻的事情，我从来没有忘记过。我会做这个实验，将来我可能会理解它。”潘剑伟说道。

他还认为科学理论和实用技术不应该分开，他愿意尽一切努力促进量子技术的发展。

“量子手段可以做很多事情，比如原子钟、精确测量，甚至癌症的早期诊断。操纵量子阱将给人类带来巨大的利益。”潘剑伟说道。