沉寂千年，中国誓回发明创新之巅？ 中国“量子之父”入选《自然》十大人物

中国科学技术大学教授、中科院院士潘建伟，陡然“红了”

12月19日凌晨，国际顶尖学术期刊《自然》杂志公布2017年度十大科学人物，中国物理学家潘建伟赫然在列。

《自然》推选全球年度十大科学人物已是传统。近年来入选中国科学家并不鲜见。2013年，禽流感专家陈化兰当选；2015年，中山大学教授黄军利用基因编辑技术修改人类胚胎DNA治疗地中海贫血症上榜。要算上海外华裔，同胞更多。今年入选的，就有美国布罗德研究所生物学家刘如谦。东姐觉得，从这个角度，咱绝对可以小小自豪一下。作为论文大国、博士大国，咱常收到“大而不强”，“一味跟随、缺少开创性引领性研究”的评价，这帽子能否慢慢摘下？

不过，潘建伟院士院士格外受关注——东姐一觉醒来，网络朋友圈刷屏，以前国人很少注意的“《自然》十大科学人物”被成功“科普”。

面聆过潘院士学术风采的东姐，也与有荣焉——潘院士不仅是中国科研创新突破的杰出代表，还是我大长三角融合发展的生动写照——他是浙江东阳人；在合肥上大学、当教授，还是中国科技大学常务副校长；其量子科技研究的基地中，相当一部分则在上海浦东新区。

最近，潘建伟院士和他的团队持续得到国内外的广泛关注——

12月13日，美国。著名科学媒体《科学新闻》（Science News）将“墨子号”的研究选为“2017年度十大科学事件”之一，并以“2017年量子通信卫星证明了它的潜力”为题做了专题报道；

半个月前，乌镇。世界互联网大会，18项世界互联网领先科技成果发布，潘建伟团队的光量子计算机原型机上榜；

10月底，北京。2017未来科学大奖颁奖典礼，潘建伟凭借量子光学的创造性贡献获“物质科学奖”。该奖2016年设立，是中国大陆第一个由科学家、企业家群体共同发起的民间科学奖项，单项奖金高达100万元，被称为“中国诺贝尔奖”。

不久前，潘院士入选2017感动上海年度人物。颁奖辞是：“他让中国的量子科学领跑世界，让永攀高峰的精神引领时代”。

墨子号上天，“沉寂了一千年，中国誓回发明创新之巅”？

在物理学界之外，潘院士成为“网红”始于去年8月16日。由他和他的团队主导研制的世界首颗量子科学实验卫星“墨子号”上天，我国率先实现卫星和地面的量子通信。今年，“墨子号”被写入十九大报告，成为近五年科技创新的代表性成果之一。

其实，“潘家军”量子通信、量子计算的诸多原创性成果已是多次入选世界年度十大科技亮点、世界年度物理学重大进展、世界年度物理学重大事件等，还获过国家科技进步一等奖。

聚光灯下的潘家军，今年成果丰硕：8月10日，他们宣布“墨子号”提前圆满完成量子纠缠分发、量子密钥分发、量子隐形传态三大科学实验任务，成果相继发表于《科学》和《自然》上； 9月29日，十八大之后我国在信息领域部署的首个重大工程，世界首条千公里级量子保密通信骨干网“京沪干线”正式开通；结合“京沪干线”与“墨子号”量子科学实验卫星的天地链路，中国与奥地利首次成功实现洲际量子保密通信，为未来覆盖全球的量子保密通信网络迈出坚实一步。

这些成果意义何在？

《自然》杂志为每一位入选者做了一篇新闻特写*，《量子之父》开篇便是：“在中国，人们称他‘量子之父’。对于这一称呼，潘建伟当之无愧。在他的带领下，中国成为远距离量子通信技术的领导者。”*

去年底，《华尔街日报》发表*《沉寂了一千年，中国誓回发明创新之巅》的专题文章，将“墨子号”量子卫星作为中国创新能力提升的重要标志。英国《经济学人》报道则称，“没有一个量子网络比中国在去年底建成的‘京沪干线’更具雄心”。*

量子通信是目前最接近实用的技术。“墨子号”上天之后，欧美各国对量子信息科学的重视达到前所未有的高度，纷纷开始加紧战略部署，比如欧盟就迅速启动10亿欧元的量子技术旗舰计划、美国国会在最近的听证会上认为“美国绝对无法承受在量子技术革命竞争中失败的代价”。但是，在量子通信领域，中国无疑已是“领跑者”。

量子通信有啥用——从两只猫的“死”、“活”说起

12月17日，一流科学家云集、光诺奖得主就有5位的“2017复旦科技创新论坛”举办。主旨演讲者潘建伟院士做了《打破量子工程的壁垒》的报告。他从十万年前智人为什么能战胜更强壮、头脑更大的尼安德特人，成为进化战争胜利者入手，通俗地讲述量子力学理论的基本原理、研究验证的演进历史、技术应用的最新成果……

“*日常生活中，一只猫要么是死，要么是活。根据量子叠加原理，一只量子世界的猫，却可以同处‘活’和‘死’两种状态的相干叠加……量子叠加扩展到两个粒子，就会出现量子纠缠现象。*量子世界的两只猫，甚至可以处于‘死死’和‘活活’的相干叠加中。如果测量其中一只猫的状态，发现它‘活’着，那另一只猫就会立即塌缩到‘活’的状态，不论它们相隔多么遥远。爱因斯坦称之为‘遥远距离的诡异互动’。”用两只“猫”为例，潘院士对量子通信最为基础的量子叠加、量子纠缠等概念的科普很解渴。

“假如我从合肥到上海带了一件礼物放在箱子里，但不巧我忘带钥匙了。在经典物理学中，我可以打电话给合肥同事，把钥匙扫描发给我，也就是对钥匙进行测量，我另配一把钥匙打开箱子。

但如果这是一把‘量子钥匙’，根据量子不可克隆定理，对单个未知量子态进行测量，无法获得这个状态的完整信息，就只能将钥匙的量子态本身从合肥传送到上海。我们知道，量子态非常脆弱，传输通道各种不可避免的噪声都会将之摧毁。怎么办呢？根据 Bennett 等1993年的方案，利用量子隐形传态，可以将粒子未知的量子态传送到遥远地点的另一个粒子上，而不用传送这个粒子本身……”这把“钥匙”，顿时让“量子隐形传态”生动起来。

简单地说，不论量子通信还是量子计算，目前和日常生活还没啥关系——碰上推销什么量子工具、量子补药的，千万别信。墨子号量子通讯卫星的发射，连接北京、济南、合肥、上海，全长2000余公里的全球首个远距离量子干线“京沪干线”的建成，主要应用在金融、政务、国防、电子信息等重要领域的保密通信。但远期则和我们每个人的信息安全都有关系：手机里有了量子保密芯片，语音通话、金融转账、信息传输等涉密操作，就不用担心被窃听、盗用或攻击了。

20年执着“追爱”，逆转“伪科学”，当上“领跑者”