20年前，潘建偉團隊(dui)在中國(guo)科學技術大學（以下(xia)簡稱中國(guo)科大）提出發射量子科學實(shi)(shi)驗衛星(xing)時，國(guo)際上許多學者(zhe)認為這并不現實(shi)(shi)——要把一(yi)個(ge)個(ge)單光子那(nei)么微(wei)弱的(de)信號，從1000公里外的(de)太空送到地面(mian)，還要接收并探(tan)測它，難度太大了。

　　量(liang)子(zi)通信(xin)領域資深學者(zhe)、瑞士日內瓦大學教授Nicolas Gisin甚至說(shuo)：“我不認為在我退休之(zhi)前，哦不，在我有(you)生之(zhi)年能(neng)夠看(kan)到它實(shi)現(xian)。”

　　從(cong)“一個(ge)團隊”到(dao)“一個(ge)兵團”

　　僅靠中國科大一個(ge)團(tuan)隊確(que)實(shi)不(bu)行(xing)。

　　“但(dan)我們注意(yi)到(dao)，中(zhong)國(guo)科大(da)的核(he)探測(ce)與核(he)電子(zi)學(xue)國(guo)家重(zhong)點實驗室有成熟的單(dan)光(guang)子(zi)電子(zi)學(xue)探測(ce)技術(shu)(shu)和調控(kong)技術(shu)(shu)，中(zhong)國(guo)科學(xue)院(yuan)(yuan)上海技術(shu)(shu)物(wu)理研(yan)究(jiu)所在空間光(guang)機終端系統方(fang)面有深(shen)厚積累。另外，中(zhong)國(guo)科學(xue)院(yuan)(yuan)微(wei)小衛(wei)(wei)星創新研(yan)究(jiu)院(yuan)(yuan)的衛(wei)(wei)星平(ping)臺可以滿足發射衛(wei)(wei)星的需求，中(zhong)國(guo)科學(xue)院(yuan)(yuan)光(guang)電技術(shu)(shu)研(yan)究(jiu)所的地面望(wang)遠(yuan)鏡則(ze)能在信(xin)號(hao)接收方(fang)面提供保障。”中(zhong)國(guo)科學(xue)院(yuan)(yuan)院(yuan)(yuan)士潘建偉說，從器件到(dao)載荷研(yan)發、從空間技術(shu)(shu)到(dao)地面光(guang)學(xue)技術(shu)(shu)等，中(zhong)國(guo)科學(xue)院(yuan)(yuan)在各方(fang)面都有技術(shu)(shu)力量支撐(cheng)。

　　在中(zhong)國科(ke)學(xue)院的統一組(zu)織(zhi)下，潘建偉團隊聯(lian)合(he)各單位，通過有(you)效(xiao)整合(he)科(ke)技力量，組(zu)織(zhi)起了大兵團科(ke)研攻(gong)關。2016年8月16日(ri)，“墨子號(hao)”量子科(ke)學(xue)實驗衛星成功發射升空。

　　“墨(mo)子(zi)(zi)號”科學實驗任務的完成，使我國率先在國際(ji)上(shang)實現(xian)了星地量子(zi)(zi)通信；2017年，量子(zi)(zi)保密通信骨干網絡“京(jing)滬干線”正(zheng)式開(kai)通，并與(yu)“墨(mo)子(zi)(zi)號”連接，實現(xian)世界(jie)首次(ci)洲(zhou)際(ji)量子(zi)(zi)通信。

　　在量子(zi)計(ji)算領域，“九章”光(guang)量子(zi)計(ji)算原(yuan)型(xing)機(ji)、“祖沖之(zhi)二號(hao)”超導量子(zi)計(ji)算原(yuan)型(xing)機(ji)先后實現“量子(zi)計(ji)算優越(yue)性(xing)”里程碑(bei)，使我國(guo)(guo)成(cheng)為目前唯一在兩種物理(li)體系(xi)中(zhong)都實現這一關鍵技術突破的國(guo)(guo)家。

　　“‘墨子(zi)號’、量子(zi)‘京滬干(gan)線’‘九章(zhang)’……量子(zi)科技領(ling)域這些極具代表性的成果，為什么(me)都產生于中國科學院(yuan)？因為中國科學院(yuan)有體(ti)系化(hua)(hua)建制化(hua)(hua)優勢。”潘(pan)建偉(wei)說。

　　經過(guo)多年布局(ju)，我國(guo)量子(zi)科技發(fa)展進入了快(kuai)車道(dao)。

　　2023年7月12日，“51個(ge)超導(dao)量(liang)(liang)子比特(te)簇(cu)態制備和驗證”這一成(cheng)果在《自然(ran)》在線(xian)發表(biao)。這項(xiang)由(you)中國科學(xue)院量(liang)(liang)子信(xin)息與量(liang)(liang)子科技創新研究院（以下簡稱(cheng)創新院）和北京大(da)學(xue)研究團隊合(he)作完成(cheng)的(de)研究成(cheng)果，刷新了所有物理體系中糾纏比特(te)數目的(de)紀錄，為基于測(ce)量(liang)(liang)的(de)量(liang)(liang)子計(ji)算方案走(zou)向實用奠定了基礎。

　　此前不(bu)久，來(lai)自中(zhong)(zhong)國(guo)科大、清華大學、濟南量(liang)子技(ji)術研究院(yuan)、中(zhong)(zhong)國(guo)科學院(yuan)上海微系統與信息(xi)技(ji)術研究所等單位的(de)中(zhong)(zhong)國(guo)科學家通過(guo)合作，實現(xian)了千公里光(guang)纖點對(dui)點遠(yuan)距(ju)離(li)量(liang)子密鑰分(fen)發(fa)，創下(xia)了光(guang)纖無中(zhong)(zhong)繼量(liang)子密鑰分(fen)發(fa)距(ju)離(li)的(de)世界紀錄，為城際量(liang)子通信高(gao)速率主干鏈(lian)路提供(gong)了方案。該成(cheng)果5月(yue)25日發(fa)表于(yu)《物理評(ping)論(lun)快報》。

　　量子信(xin)息領域(yu)的科研(yan)成果(guo)接連面(mian)世，是(shi)近10年(nian)來我國在量子科技領域(yu)取得長足進步的一(yi)個(ge)縮影。

　　與10年(nian)前相比，目前我國在量(liang)子(zi)調控和應(ying)用領域處于什么水(shui)平？

　　“時(shi)至今日，我國(guo)的(de)量(liang)子科技已經實現了(le)從跟跑、并跑到部分(fen)領跑的(de)歷史飛躍，量(liang)子通信研究穩(wen)居國(guo)際(ji)領先(xian)地位(wei)，量(liang)子計算(suan)研究牢固確立國(guo)際(ji)第(di)一方陣(zhen)地位(wei)，量(liang)子精(jing)密(mi)測量(liang)研究盡管整體上與(yu)國(guo)際(ji)領先(xian)水平尚存差距，但也有了(le)大幅進步(bu)，在多個方向進入國(guo)際(ji)前列(lie)。”潘建偉告訴《中國(guo)科學(xue)報》。

　　從“對拍(pai)桌(zhuo)子(zi)”到“一起拍(pai)板”

　　在“墨(mo)子(zi)號”的具體實(shi)現階段，科(ke)學(xue)家與工程師在細節落實(shi)上，沒少對坐在會議(yi)桌前“拍(pai)桌子(zi)”。

　　潘建偉說，科學家希(xi)望(wang)追求更高的科學目標，想(xiang)法更加(jia)大膽，工程上的穩(wen)定性可能會(hui)打折扣。而(er)工程上為(wei)了保證順(shun)利完成發射任務，希(xi)望(wang)把(ba)難度(du)降低(di)一(yi)些。工程師擔心，太激進的方案可能導(dao)致載荷等精密設(she)備前一(yi)秒還(huan)在工作、下一(yi)秒就出問題。

　　“后來我(wo)們采(cai)取(qu)了(le)(le)一種做法，就(jiu)是(shi)‘首(shou)席科學家+工程總指揮+工程總師’的(de)決策組(zu)織模(mo)式(shi)。遇到(dao)分歧，大(da)家一起拍板。”潘建偉說，“首(shou)席科學家+兩總”的(de)模(mo)式(shi)，在類似(si)科研任務中(zhong)一直延續了(le)(le)下來。

　　算起來(lai)，這樣(yang)合作已經10多年了。“我(wo)想，未(wei)來(lai)還會繼續合作，可能一直到我(wo)們退(tui)休(xiu)、下一代人退(tui)休(xiu)……我(wo)覺得這是(shi)一個(ge)非(fei)常(chang)重要的經驗。”潘建偉說。

　　廣(guang)泛發動力(li)量、加強協同合作，是我(wo)國能在(zai)量子科(ke)技領域持續進步的一大(da)“法寶(bao)”。

　　為解決(jue)科技(ji)體制與(yu)科技(ji)快速發展(zhan)要求(qiu)不相(xiang)適應的問題，2016年，中國(guo)科學院在“率先行動”計劃下，專門(men)成(cheng)立了創(chuang)新院。

　　中國科學院在(zai)北京、上海、合肥等地，擁有多個量子科技研發團隊(dui)和(he)力量。而創新院的成立，讓(rang)不(bu)同單位、具有不(bu)同學科背景和(he)專業(ye)知識(shi)的人與(yu)團隊(dui)能(neng)夠很(hen)好地協(xie)同創新。

　　科研經費投(tou)入到創新院，原單位的績(ji)效如(ru)何評估？貢(gong)獻(xian)如(ru)何排名？

　　潘(pan)建(jian)偉介(jie)紹，創新(xin)(xin)院(yuan)每年會做出相應(ying)的統(tong)計并分(fen)發到各單位(wei)(wei)——在(zai)(zai)(zai)承(cheng)擔國家重(zhong)大任務(wu)時，盡管科研經費的運作是在(zai)(zai)(zai)創新(xin)(xin)院(yuan)，但實(shi)際績效“工分(fen)”會記錄在(zai)(zai)(zai)各研究所；大家在(zai)(zai)(zai)創新(xin)(xin)院(yuan)開展(zhan)科研攻關，產出成(cheng)果后(hou)，創新(xin)(xin)院(yuan)可以列為(wei)最(zui)后(hou)一個完成(cheng)單位(wei)(wei)。

　　“可以說，較好地清除(chu)了協同攻關最大的一個(ge)體(ti)制機制障(zhang)礙。”潘建偉說，在(zai)這(zhe)個(ge)過程中，大家會感受(shou)到是為(wei)了國家重大任(ren)務(wu)和重大需求而團(tuan)結協作、干事(shi)創業。

　　從“大膽起用年輕人”到(dao)“成為(wei)主導力量”

　　2013年7月17日，中(zhong)共中(zhong)央總書記、國(guo)家(jia)主(zhu)席(xi)、中(zhong)央軍(jun)委主(zhu)席(xi)習近平來到中(zhong)國(guo)科學院考察(cha)工作之時，潘建偉(wei)作為“中(zhong)青年代表”參加(jia)了座談會(hui)。

　　“我(wo)在現場能感受到習近平總書記對量子(zi)(zi)科(ke)技(ji)的高(gao)度關注、對量子(zi)(zi)科(ke)技(ji)工作者的殷切期待(dai)。”10年后(hou)再(zai)回顧，潘建偉仍難掩激動。

　　在中國量子科技前(qian)進的(de)路上，年輕的(de)科學家一直被“大膽(dan)起用”，直到成為主導(dao)力量。

　　“墨子號”量子科(ke)學實(shi)驗衛(wei)星在2011年12月(yue)進(jin)入工程研制(zhi)階段時，擔任首席(xi)科(ke)學家的(de)潘建偉41歲、擔任衛(wei)星系統副(fu)總設計師之一(yi)的(de)彭承志35歲。

　　彭(peng)承志還記(ji)得(de)，“墨(mo)子號”的原(yuan)理性實(shi)驗開始于2003年。當時團(tuan)隊想做量子科(ke)學(xue)實(shi)驗衛星的可行性驗證(zheng)：量子糾纏能不能穿過大氣層？“潘老師覺得(de)，量子通(tong)信的基本原(yuan)理已經比較清晰，就(jiu)想讓我去做量子保密通(tong)信的工(gong)程(cheng)實(shi)現。”

　　當時，彭承(cheng)志(zhi)剛27歲，而(er)且(qie)他原本是學電子(zi)學的。潘建偉說(shuo)，“你工程能力強，大(da)膽去試試”，并建議他“可以去大(da)蜀山做”。

　　2013年(nian)，陸(lu)朝陽31歲。這(zhe)年(nian)，陸(lu)朝陽跟(gen)著(zhu)潘建(jian)偉去了一(yi)(yi)趟德國。回國后，他(ta)開始(shi)著(zhu)手光(guang)量(liang)子計算(suan)方面的(de)研(yan)究。經過7年(nian)努力，陸(lu)朝陽作(zuo)為(wei)主要完成(cheng)人(ren)之一(yi)(yi)，成(cheng)功構建(jian)76個(ge)光(guang)子的(de)量(liang)子計算(suan)原型機“九章”，使我國成(cheng)為(wei)首個(ge)在光(guang)量(liang)子體(ti)系實現“量(liang)子計算(suan)優越性”里程碑的(de)國家。

　　“我們對年(nian)輕人的(de)態度是(shi)，只(zhi)要年(nian)輕人能干(gan)、愿(yuan)意干(gan)，就放(fang)手讓他們去干(gan)。”潘建偉說，“在摸(mo)爬滾打(da)的(de)實(shi)踐中，年(nian)輕人得到了(le)成長。”

　　與(yu)此同時，潘建偉也一直鼓勵學(xue)科交叉。

　　趙(zhao)博2001年7月(yue)畢(bi)業于中國科大近代物理系，一直(zhi)到(dao)博士后出站，都(dou)是(shi)做理論物理方面的(de)研究。2012年回(hui)國后，正(zheng)趕上團(tuan)隊認識(shi)到(dao)“超冷量子化學”的(de)機理研究正(zheng)在(zai)蓬勃(bo)發展、非常重(zhong)要，于是(shi)他被(bei)潘建偉告(gao)知“你可能(neng)需要轉(zhuan)一下行”。

　　趙博二(er)話沒說，一頭扎進這個(ge)領(ling)域，一鉆就是七八年(nian)。如今，他帶領(ling)的小組(zu)陸續在《自然》《科學》發論文(wen)，逐漸在國(guo)際超冷量子化(hua)學領(ling)域嶄露頭角。

　　“人(ren)才(cai)培養，就是為國養才(cai)。國家有需(xu)要，我們就通過提拔年輕人(ren)、進行(xing)交叉與協同合作，取得(de)前沿方向的突破。”潘建偉說。

　　事實(shi)上(shang)，潘建偉所在(zai)的中國科(ke)大，也不斷(duan)在(zai)量子科(ke)技人才培養(yang)模(mo)式上(shang)探索創(chuang)新(xin)。

　　2021年(nian)，為滿足量(liang)(liang)子(zi)科(ke)技(ji)人才(cai)培(pei)養(yang)(yang)的(de)需要，中國(guo)(guo)科(ke)大(da)設(she)立(li)了國(guo)(guo)內(nei)第(di)一(yi)個(ge)量(liang)(liang)子(zi)信息科(ke)學(xue)本科(ke)專業；我(wo)國(guo)(guo)首(shou)個(ge)量(liang)(liang)子(zi)科(ke)學(xue)與(yu)技(ji)術方(fang)向的(de)博士學(xue)位授權點(dian)也落(luo)戶(hu)中國(guo)(guo)科(ke)大(da)；同(tong)年(nian)7月，中國(guo)(guo)科(ke)大(da)“未來(lai)技(ji)術學(xue)院(yuan)”正式(shi)成(cheng)立(li)，旨在面向量(liang)(liang)子(zi)科(ke)技(ji)發展對未來(lai)人才(cai)的(de)需求(qiu)，創新未來(lai)科(ke)技(ji)創新領(ling)軍人才(cai)培(pei)養(yang)(yang)模式(shi)，打造體系化、高層次量(liang)(liang)子(zi)科(ke)技(ji)人才(cai)培(pei)養(yang)(yang)平(ping)臺(tai)，造就一(yi)批未來(lai)能夠把握(wo)世界科(ke)技(ji)發展大(da)勢(shi)、善于統籌協調的(de)世界級科(ke)學(xue)家和領(ling)軍人才(cai)。

　　“一系列(lie)舉措就是為了(le)解決人才(cai)培(pei)養(yang)與(yu)隊伍建設(she)的(de)問(wen)題，希望能(neng)(neng)夠產生世界級(ji)大師，推動領軍人才(cai)的(de)培(pei)養(yang)。”潘(pan)建偉說，經過10年努力，我(wo)國在量(liang)子(zi)科(ke)技領域已形(xing)成了(le)一支體量(liang)適度、學科(ke)均(jun)衡的(de)人才(cai)隊伍，“基本能(neng)(neng)滿足現階段量(liang)子(zi)科(ke)技發展的(de)需要”。

　　從“開始調控量子(zi)世(shi)界”到“帶來新的產業革命”

　　潘(pan)建偉至今(jin)仍(reng)記得習近平總(zong)書記當年關于量子(zi)(zi)科(ke)技的論斷：科(ke)學家們開始調控(kong)量子(zi)(zi)世界(jie)，這將極(ji)大推動信息、能(neng)源、材料科(ke)學發展，帶來新的產業(ye)革命。

　　“我感到(dao)，‘科學家們開始調控量子世界’正(zheng)在一步(bu)步(bu)變成現實。我們希望繼續通過10年至(zhi)15年的(de)努力，發(fa)展各種技術，去實現總(zong)書記‘將極大推動(dong)信息、能源(yuan)、材料科學發(fa)展，帶來(lai)新的(de)產(chan)業革(ge)命’的(de)預言。”

　　面(mian)向(xiang)未來，潘建偉向(xiang)《中國科學報》展(zhan)望了量子科技發(fa)展(zhan)的(de)圖景。

　　量子(zi)保密通(tong)(tong)信(xin)還(huan)可以更遠。“根據用戶提出的(de)(de)反饋，進一(yi)步提高它(ta)的(de)(de)速率、減少它(ta)的(de)(de)體積、降低它(ta)的(de)(de)成(cheng)本，進一(yi)步推向實用。另外，希望把通(tong)(tong)信(xin)距(ju)離(li)做得越(yue)來(lai)越(yue)遠。”潘建(jian)偉說，這需要(yao)用量子(zi)中繼的(de)(de)方式把相距(ju)遙遠的(de)(de)城市連接起來(lai)。

　　“目前(qian)，量(liang)子中繼尚處(chu)于應(ying)用(yong)基礎研究階段(duan)，相(xiang)信(xin)10年后可以變成一種(zhong)實用(yong)化(hua)的技術。”他對記者說，“在全(quan)球化(hua)量(liang)子通信(xin)方(fang)面，我(wo)們(men)(men)(men)將(jiang)構建由(you)多(duo)顆低(di)軌量(liang)子微(wei)納衛(wei)(wei)星組成的實用(yong)化(hua)‘量(liang)子星座(zuo)’，第一顆量(liang)子微(wei)納衛(wei)(wei)星已于去年7月發(fa)(fa)(fa)射(she)成功，后續我(wo)們(men)(men)(men)還將(jiang)發(fa)(fa)(fa)射(she)這樣的低(di)成本微(wei)納衛(wei)(wei)星。另外，我(wo)們(men)(men)(men)將(jiang)發(fa)(fa)(fa)射(she)一顆中高(gao)軌量(liang)子科學(xue)實驗(yan)衛(wei)(wei)星，目前(qian)創新(xin)院(yuan)正在緊鑼(luo)密鼓地開展工程研制，希望在2026年底具備發(fa)(fa)(fa)射(she)條件。”

　　量(liang)子計(ji)算(suan)(suan)還(huan)可(ke)(ke)以更(geng)快。潘建偉說，希(xi)望用(yong)(yong)5年(nian)(nian)左右的(de)(de)時間，解決量(liang)子糾錯(cuo)的(de)(de)問(wen)(wen)題(ti)，“進而實現數(shu)千個量(liang)子比特(te)的(de)(de)相干操縱”。如此(ci)就可(ke)(ke)以構造(zao)出專用(yong)(yong)的(de)(de)量(liang)子模(mo)擬機(ji)，將來(lai)可(ke)(ke)以解決一(yi)些(xie)具有重大科學意義的(de)(de)、非常復(fu)雜且難以計(ji)算(suan)(suan)的(de)(de)問(wen)(wen)題(ti)，在(zai)此(ci)基礎上(shang)，他還(huan)希(xi)望通(tong)過10年(nian)(nian)到15年(nian)(nian)的(de)(de)努(nu)力(li)，構造(zao)出可(ke)(ke)容錯(cuo)的(de)(de)通(tong)用(yong)(yong)量(liang)子計(ji)算(suan)(suan)機(ji)。

　　量(liang)子精密測量(liang)還(huan)可以更準。潘建偉告訴記者，通(tong)過中高軌(gui)衛(wei)星的(de)發射，希望(wang)能夠實(shi)現萬公(gong)里的(de)洲際(ji)時頻比對。

　　“時間(jian)的(de)(de)同(tong)步很重要，比如，時間(jian)同(tong)步精度(du)若能達到10-18秒——100億年只差一(yi)秒這(zhe)樣的(de)(de)精度(du)，將給(gei)時間(jian)單(dan)位‘秒’帶(dai)來(lai)全新的(de)(de)定義(yi)(yi)。”潘建偉說(shuo)，隨著量(liang)子調控(kong)時代的(de)(de)到來(lai)，國際計(ji)量(liang)大會已形成決議，7個基本(ben)物理量(liang)都要用量(liang)子化方法重新定義(yi)(yi)。

　　“我們(men)希望其中有中國的貢獻——通過開發(fa)一系列(lie)量(liang)子(zi)精(jing)(jing)密測量(liang)裝置，改變目前精(jing)(jing)密測量(liang)格局。”潘建(jian)偉說(shuo)，這也是(shi)建(jian)設(she)科(ke)技強國對我們(men)的一個(ge)必(bi)然(ran)要求。（趙廣立(li) 王敏）

           轉載自(zi)：中(zhong)國科學(xue)報