刚刚,瑞典皇家科学院宣布,将2022年诺贝尔物理学奖授予法国科学家阿兰·阿斯佩、美国科学家约翰·克劳泽和奥地利科学家安东·塞林格,以表彰他们在“纠缠光子实验、验证贝尔不等式违背和开创量子信息科学”方面所作出的贡献。

得知诺奖再次授予量子科技领域的研究者,中国科技大学常务副校长、中科院院士潘建伟感到非常振奋。

他说:“一方面,量子科技领域得到了肯定;另一方面,颁奖委员会在介绍获奖者的工作时,提到了很多中国科学家所做的工作。我们觉得,为了这个领域的发展,中国科学家也作出了杰出贡献。”

对普通人来说,关于量子的学说都显得高深莫测。事实上,20世纪初建立的量子力学是人类历史上最伟大的科学革命之一。

量子科技可以在保障信息安全、提高运算速度、提升测量精度等方面突破经典技术的瓶颈,成为信息、能源、材料和生命等领域重大技术创新的源泉,为保障国家安全和支撑国民经济高质量发展提供核心战略力量。

“这三位科学家早就应该获诺奖了,2010年,他们就因为量子力学非定域性检验和推动了光量子信息的处理,得到了沃尔夫奖的肯定。”潘建伟说。

“他们是第二次量子信息革命的领路人,是量子信息科学重要的先驱。”南京大学教授马小松是安东·塞林格的学生,他认为,这三位科学家获得诺贝尔物理学奖实至名归。

“在量子信息领域中,量子网络的非局域性验证、量子隐态传输、远距离量子隐态传输等,都是由这三位量子信息科学先驱开创的。”马小松介绍。

让人高兴的是,在这些研究工作中,中国科学家也作出了重要贡献。作为安东·塞林格的学生,颁奖委员会提到的安东·塞林格的研究工作,潘建伟院士是最主要的参与者之一。

“颁奖委员会提到了我导师安东·塞林格的四篇量子通信实验文章。我是其中两篇文章的第一作者,两篇文章的第二作者。”潘建伟说。

同时,“颁奖委员会还提了另外三篇文章,而这三篇文章都是中国科学家独立开展的研究工作。所以,从这一点讲,我不仅是加入了塞林格的研究团队,也参与了开创量子信息物理学这个领域,我感到很幸运。”潘建伟说。

更重要的是,“在把获奖科学家的梦想变成现实的过程中,中国科学家也作出了很大的贡献。”在这方面的成绩让潘建伟感到很骄傲。

“刚到导师团队的时候,我没有做实验的经历。面对这种情况,一般的导师都会比较犹豫,不会让一个搞理论的人去做实验。但是,因为我导师自己也有做理论的背景,所以他也很高兴,同意我去做实验工作。”潘建伟说。

同时,安东·塞林格也能够尊重学生的选择,并加以适当的引导,让学生实现自己的梦想。“从这个角度讲,他又是一位非常好的老师。”

“塞林格老师很有远见,他成功预见到一个新领域即将诞生。”潘建伟记得很清楚,欧洲第一个关于量子信息的欧盟联合课题,就是在塞林格的主导下设立的,“我看到他的项目申请书是1996年”。

在潘建伟眼里,自己的导师安东·塞林格是一个对学生很好的老师,他非常有远见,同时也能够做到知人善任。

2005年至2012年,马小松在安东·塞林格教授的指导下,开展量子物理学领域相关研究。

“量子物理学的实验漫长而又充满不确定,每一次实验的成功都要经历无数次失败,这是一个慢慢精进的过程,需要长时间的磨炼。在整个研究过程中,安东·塞林格教授一直保持着对这个学科的无比热爱。同时,他也非常关心年轻人的成长,经常鼓励我们,包括潘建伟院士。”马小松说。

三周前的一次学术会议上,安东·塞林格告诉马小松,他刚刚从奥地利科学院院长职位退休,又回到了他热爱的科研工作岗位,继续从事科学研究,感到非常激动。

近年来,我国也高度重视量子信息科技的发展,在量子信息科技领域突破了一系列重要科学问题和关键核心技术,产出了一批具有重要国际影响力的成果。

“总体而言,我国在量子通信的研究和应用方面处于国际领先地位,在量子计算方面与发达国家处于同一水平线,在量子精密测量方面发展迅速。”潘建伟说。

他表示,量子通信的发展目标是构建全球范围的广域量子通信网络体系。通过光纤实现城域量子通信网络、通过中继器实现邻近两个城市之间的连接、通过卫星平台的中转实现遥远区域之间的连接,是广域量子通信网络的发展路线。

我国的城域量子通信技术已初步满足实用化要求,我国建成了国际上首条远距离光纤量子保密通信骨干网“京沪干线”,在金融、政务、电力等领域开展远距离量子保密通信的技术验证与应用示范。在卫星量子通信方面,我国研制并发射了世界首颗量子科学实验卫星“墨子号”,在国际上率先实现了星地量子通信,首次实现了洲际量子通信,充分验证了基于卫星平台实现全球化量子通信的可行性。

量子计算研究的核心任务是多量子比特的相干操纵。当前,量子计算研究已经实现“量子优越性”,即量子计算机对特定问题的计算能力超越传统超级计算机,达到这一目标需要约50个量子比特的相干操纵。

2020年,潘建伟和陆朝阳等学者研制成功76个光子的量子计算原型机“九章”,推动了全球量子计算的前沿研究达到一个新高度,继谷歌“悬铃木”量子计算机之后,我国首次成功实现“量子计算优越性”的里程碑式突破。

然而,“我国在量子精密测量领域起步较晚,整体上相比发达国家存在一定的差距,但近年来已经迅速缩小了差距,在若干研究方向上与公开报道的国际最高水平相当。”潘建伟说。

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