潘建偉：將「糾纏」進行到底

知識 04-20

作者丨四一

世界上是否存在瞬間感應？相隔甚遠的兩個物體是否可以瞬間影響彼此的行為？這聽上去很荒誕，但在量子物理世界中，兩個糾纏起來的微觀粒子不論相隔多遠，都能瞬間「感受」到對方的狀態，這種感應就是一百多年來物理學家們爭論不休的量子糾纏。

被愛因斯坦稱為「鬼魅般超距作用」的量子糾纏，一次次被實驗證明了其真實存在性，同時它也被挖掘出應用於保密通信上的價值，即量子通信，它是目前唯一被證明無條件安全的通信手段。當他人都停留在理論實驗階段時，我國有一位科學家，將其率先應用到了實際中，2017年，世界上首顆量子科學實驗衛星「墨子」號圓滿實現了三大既定科學目標，在國際上率先實現了千公里級星地雙向量子糾纏分發、千公里級星地高速量子密鑰分發和千公里級地星量子隱形傳態。主導這項科研的，是物理學家、中國科學院院士、中國科學技術大學常務副校長潘建偉教授。

「打怪獸」

潘建偉教授在維也納讀博士時，被導師問起夢想是什麼，他脫口而出，「我要在中國建一個世界一流的量子物理實驗室！」學業有成後，潘建偉毅然回國，於2001年在中國科學技術大學組建中國第一個量子物理與量子信息實驗室，研究量子通信。

潘建偉教授接受採訪時曾說，在信息安全傳統領域，中國一直落後，長期受制於人，我們要有一種強烈的需求，要有一種手段改變這種狀況，否則別人看我們就全是透明的，沒有信息安全，就沒有國家安全。大家在做科研項目時，往往都先看歐洲或者美國有沒有做這樣的事情，我們習慣了在後面追隨，但今後應當不一樣，我們應該做先驅者，我們也必須習慣做先驅者。

世界首顆量子科學實驗衛星「墨子號」就是他們作為先驅者率先研究出的產物，「墨子號」衛星於2016年8月16日在酒泉衛星發射中心成功發射，它實現了衛星和地面之間的首次量子通信。

在「墨子號」的研究上，潘建偉和他的團隊沒有任何成功的經驗可以借鑒，他們面對了無數的挑戰，團隊成員將這些挑戰戲稱為「打怪獸」，其中有一個「怪獸」是如何讓快速飛行的量子衛星被地面的光學天線精準跟隨，這相當於在一萬米高空的飛機上往地面上一個儲蓄罐里投硬幣，還必須保證每個硬幣都能扔到儲蓄罐中，難度可想而知，很多人都說這不可能做到，但他們最終做到了。

打倒這些「怪獸」背後是數不清的實驗，數不清的屢敗屢戰和數不清的日以繼夜，這些「怪獸」的困難程度我們甚至無法想像，我們也無法感同身受一直堅持一直嘗試的勇氣和執著。同時，他們還承受著來自外界的壓力，實驗室成立之初，許多媒體和業內人士將量子通信稱之為偽科學，而潘建偉教授一次都沒有發聲澄清和辯解，只是依舊一日復一日地研究應用量子通信。

而他們的實際科研成果向世人發出了最倔強的聲音。

「京滬幹線」

「墨子號」成功升空後，潘建偉團隊於2017年8月在國際上率先實現了千公里級衛星和地面之間的雙向量子糾纏分發和高速量子密鑰分發，並通過衛星中轉實現廣域量子保密通信。他們將和「墨子號」一起助力我國構建跨度最大、史上最安全的通信網路。

同時，他們還開通了世界首條量子保密通信幹線——「京滬幹線」，結合「京滬幹線」和「墨子號」的天地鏈路，使我國成功實現了洲際量子保密通信，建成了全長2000多公里的量子通信骨幹網路，連接北京、上海，貫穿濟南和合肥，該通信網路目前已在交通銀行和工商銀行京滬間遠程應用。

除此之外，潘建偉和團隊還為中國潛艇研製了專用量子導航定位系統，可以使潛艇在水下完整接受衛星信號，傳輸大量數據，這樣潛艇不用上浮便可以隱蔽連續航行數月。

將來，潘建偉和他的團隊還會嘗試發射更多的量子通訊衛星，在5到10年的時間裡，構建包含國防、金融、政務、商業等領域的絕對安全全球量子保密通信網。

與「量子糾纏」死磕到底，17年來，潘建偉和他的實驗室碩果累累，他們的研究成果6次入選兩院院士評選的「中國年度十大科技進展新聞」、5次入選歐洲物理學會評選的「年度物理學重大進展」、4次入選美國物理學會評選的「年度物理學重大事件」。目前為止，潘建偉和他的團隊掌握了國際上最好的冷原子技術，最好的精密測量技術和最好的多光子糾纏操縱技術，被稱為「夢之隊」。

世界著名雜誌《自然》將潘建偉教授評為2017年度世界十大科學人物之一，稱其為中國「量子之父」。

「潘建偉是誰呀」

在潘建偉團隊的帶領下，中國的量子通訊技術已經走到了世界前列，量子通訊技術也隨著「墨子號」的發射日益為人所知，但潘建偉這個名字對很多人來說卻並不熟悉。