中国科大:在量子世界翻起“筋斗云”

2016-02-27 05:49:03来源: 中国科学院
    在《西游记》里,孙悟空一个“筋斗云”就能越过十万八千里。

  几百年后,中国科学技术大学潘建伟团队在微观粒子的层面验证了“筋斗云”这种超能力的可实现性——利用量子纠缠发展出的量子隐形传态,可以将物质的未知量子态精确传送到遥远地点,就像孙悟空的“筋斗云”一样,可以实现从A地到B地的瞬间传输。

  中国科大牵头承担的“量子科学实验卫星”将于今年发射,届时可以实现高速星地量子通信,并连接地面的城域量子通信网络。千公里光纤量子通信骨干网工程“京沪干线”项目正在稳步建设,将于年底前后建成,将推动量子通信技术在国防、政务、金融等领域的应用。

  “如果我们带着一个保险箱去北京开会,而保险箱的钥匙落在合肥了,在合肥的同事可以通过量子隐形传态将钥匙的每一个特征都精确传送到北京,而在此过程中他并不掌握这把钥匙的任何信息。这在经典世界中是不可想象的。”潘建伟这样描述量子世界与经典世界的差异。

  在这个神奇的世界里开疆辟土,这个团队有着明确的路线图:通过量子通信研究,从初步实现局域量子通信网络,到实现多横多纵的全球范围量子通信网络,以保证信息传输的绝对安全;通过量子计算研究,为大规模计算难题提供解决方案,实现大数据时代信息的有效挖掘;通过量子精密测量研究,实现新一代定位导航等。

  2004年,潘建伟团队利用五光子纠缠,首次实现了终端开放的、多接收用户的量子隐形传态;2006年,利用六光子纠缠,该团队首次实现了两粒子复合系统的量子隐形传态;2015年更是首次实现了多个自由度的量子隐形传态。

  2016年初,国家自然科学奖一等奖在万众期待中揭晓,中国科学技术大学潘建伟团队的“多光子纠缠及干涉度量”团队获此殊荣。在此前一个月,英国物理学会新闻网站评选出的2015年度国际物理学十大突破公布,潘建伟和陆朝阳因首次实现同时量子隐形传输一个基本粒子(光子)的两个内秉属性的工作入选,并位列榜首,这也是在中国本土完成的工作第一次获此荣誉。这是一个团队集体的荣誉。

  “科研需要长远规划和群体作战,不能单打独斗。”作为团队的核心人物,潘建伟从2001年就开始人才布局。从中国科大起步,辐射奥地利因斯布鲁克大学、英国剑桥大学、德国马普量子光学所、瑞士日内瓦大学、美国斯坦福大学……2008年,潘建伟带领在德国的团队整体回归中国科大,而其他分布在世界各地的年轻人也陆续回国,以陈宇翱、陆朝阳、张强、赵博等为代表的一批优秀的青年学者组成了一支精干的研究团队。

  2007年,英国《新科学家》杂志曾在“中国崛起”特刊中评价道,“潘和他的同事使得中国科学技术大学——因而也是整个中国——牢牢地在量子计算的世界地图上占据了一席之地”;2012年,英国《自然》杂志在报道该项目团队量子通信研究成果的新闻特稿“量子太空竞赛”中不吝赞美之词:“这标志着中国在量子通信领域的崛起,从十年前不起眼的团队发展成目前的世界劲旅,并将领先于欧洲和北美。”

  为什么能取得如此骄人的成绩?“有好的机遇”,彭承志谦虚地说,“兴趣决定我们到底能走多远,坚持让我们时刻准备着。”遇到过困难吗?“困难经常有”,刚完成博士论文时,潘建伟觉得光子纠缠的方向已经没法再深入了,“当时很困惑”,然而坚持下来,却是柳暗花明。

  争论是这个团队的常态,团队成员、菲涅尔奖得主陈宇翱说:“在学术问题上,我们经常‘吵架’。”潘建伟说:“我随时准备改变我的想法,团队的开放包容和紧密合作才能促进各自的成长。”

关键字:量子世界

编辑:北极风 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/xfdz/article_2016022751728.html
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