由565名“两院”院士投票评选的2006年“中国十大科技进展”日前在北京揭晓,以“实现两粒子复合系统量子态的隐形传输”成果而入选的中国科大潘建伟研究小组受到普遍关注。因为,这是潘建伟信息与量子物理创新群体的研究成果,在最近四年内第三次入选“十大科技进展”。
瞄准第一追求领
先
“在原创性研究领域,第二都是失败!”潘建伟认为,科学研究必须始终盯着“第一”做文章。在国内学术界对量子通信领域的研究还很陌生的时候,1999年,潘建伟及其同事有关实现未知量子态的远程输送的研究成果,同伦琴发现X射线、爱因斯坦建立相对论等影响世界的重大研究成果,一起被著名的《自然》杂志评为“百年物理学21篇经典论文”。那一年,他才29岁。
2001年,潘建伟入选“中科院引进国外杰出人才”后,回到中国科大,和他的硕士导师张永德教授以及同事杨涛、陈增兵等人白手起家,组建了以他为学术带头人的量子物理与量子信息实验室。他带领科研人员专心从事量子信息基础和应用方面的研究,将我国多粒子纠缠态实验研究迅速带入国际领先水平。
作为一位领军人物,潘建伟以独到而具有前瞻性的眼光,领导着研究小组实现了6个“世界首次”。2004年,潘建伟、杨涛研究小组关于“五光子纠缠和终端开放的量子态隐形传输”的研究成果同时入选欧洲物理学会和美国物理学会的国际物理学年度重大进展。2006年,该研究小组关于“单光子量子态远程克隆”的研究成果再次入选美国物理学会国际物理学年度重大进展。短短五年,中国科大量子物理与量子信息实验室先后在《自然》杂志、《物理评论快报》等全球最高水平的学术期刊上发表了20多篇学术论文。一系列具有世界影响的开创性工作,使中国科大研究团队迅速成长为国际量子信息实验领域的佼佼者。
优势互补开放合作
量子纠缠,被爱因斯坦称为“遥远地点间幽灵般的相互作用”,现在科学家用真实的实验证实了爱因斯坦的想象。为了认识和促进光子之间纠缠状态,潘建伟同国内及德国、奥地利专家合作,对这一世界性难题研究了近十年。
潘建伟的团队是一支“青年近卫军”,他的团队成员都在30岁左右,1969年出生的杨涛教授是年龄最大的一位。杨涛介绍说:“五个教授虽然学科背景不同,但大家在一起工作很愉快。潘建伟在理论和实验领域都有研究,我的学科是电子学,陈增兵、郁司夏偏重于理论,杜江峰研究核磁共振和量子博弈,我们的知识是互补的,在学科交叉中有新的生长点。”
“如果没有国内外同行的交流,孤立地在做,就好比一个燃烧的煤球从炉子里面取出,它就会熄灭一样。”潘建伟在奥地利读博士时所在的Zeilinger小组就是该领域最优秀的科研团体之一,至今彼此保持着良好的合作关系。
现年33岁的陈增兵,学士、硕士和博士都在科大完成,一直从事量子力学基础理论研究。他利用两粒子高维纠缠态,证明了GHZ定理可以被推广到两体情形,并指出该定理可以在目前的技术条件下利用线性光学进行实验检验,称为“两粒子GHZ定理”;提出了适用于连续变量体系的Bell不等式,给出了用连续变量体系进行分离变量量子信息处理实验研究的理论基础,该工作方法已被国际学者所接受并采用。
为了与国际前沿小组保持紧密联系,实现互补,潘建伟积极推荐学生到国外研究小组学习,硕士生陈宇翱现在去德国海德堡大学攻读博士学位,博士张强已经到斯坦福大学深造,博士生陆朝阳不久也将前往英国剑桥大学……
依托支持抢得先机
2001年起,潘建伟在中国科技大学负责组建了量子物理和量子信息实验室,该实验室现在已经成为筹建中的合肥微尺度物质科学国家实验室的“量子物理与量子信息研究部”。量子物理与量子信息研究部有5位教授,1位副教授,两位博士后,两位博士,培养的硕士、博士生30个。
回忆实验室组建之初的情景,潘建伟至今记忆犹新:当时申请的经费是200万元,而中科院基础科学局拨了400万元,在中科院基础科学局、国家基金委支持下,让他们从无到有,很快,设备、人员就到位了。
“一个新兴学科的建立与发展是很艰难的,中国科大很早就比较重视量子信息研究,因为有学校的支持,我们才能够深入做下去。”潘建伟深有感触地说。2001年开始组建团队,2002年就有成果,到2003年,在量子通信领域实验研究已经有了很大进展。2004年,由于项目进展较快,加上学科前沿的激烈竞争,急需经费购买仪器开展新的实验,按照正常渠道申请需要较长时间,中国科大打破常规一次性垫付300万元科研经费,为下一步的发展抢占了先机。
前瞻性的战略布局和科学准确的战略定位使实验室的创新能力得到了极大的提升。合肥微尺度物质科学国家实验室去年被列为国家“十一五”“量子调控研究”国家科技重大研究计划的两个委托研究基地之一,负责组织实施量子计算的物理实现、量子通信、分子尺度的量子行为和调控等研究项目。
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