《我们心中的科大》--建校60周年庆
潘建伟院士是中国科大的骄傲
潘建伟院士出生于 1970 年，浙江省东阳市人，现为中 国科学技术大学教授、博士生导师。潘建伟现任九三学社中 央委员、安徽省委副主委、中国科学技术大学常务副校长、 微尺度物质科学国家实验室量子物理与量子信息研究部主 任、国家量子信息与量子科技创新研究院院长。
图片来源：科学网
潘建伟经历
1970 年 3 月出生在东阳市马宅镇雅坑村。他也 成长于东 阳，先后毕业于马宅镇雅坑小学（青联公社第一名）和吴宁 镇中（全年级第一名）。 1984 年考入东阳中学（浙中名校，先后培养数名国内外院 士，著名的有严济慈院士、李正武院士、王伏雄院士等）。1987 年考入中国科技大学近代物理系，先后获学士、硕 士学位。
1999 年获维也纳大学博士学位。 2003 年他被奥地利科学院授予 Erich Schmid 奖。此奖 为奥地利科学院授予四十岁以下的青年物理学家的最高奖， 两年一度，每次一人。
2004年他又在欧洲连续获得3项大奖支持突破性的研究： 欧盟的玛丽·居里奖，奖金 115 万欧元；洪堡基金会索非亚 奖，奖金 105 万欧元；德意志研究联合会尼托奖，奖金 113 万欧元。
2005 年 6 月，获得欧洲物理学会 2005 年度菲涅尔奖（欧 洲物理学会菲涅尔奖以１９世纪最伟大的光学家菲涅尔命 名，每两年颁发一次，主要授予在量子电子学和量子光学领 域做出杰出贡献的青年科学家）。
2008 年 11 月，当选为发展中国家科学院的 TWAS Young Affiliates(通讯院士) 。
2009 年 7 月，潘建伟及其团队回归，并在上海浦东创建 中国科学技术大学量子工程中心。
潘建伟研究成果
1997－1998 年，首次成功地实现了量子态隐形传送 (1997)以及纠缠态交换(1998)；
1999－2000 年，首次成功实现三光子(1999)、四光子纠 缠态(2001)，并利用多粒子纠缠态首次成功地实现了 GHZ 定 理的实验验证(2000)；
2003 年，首次成功地实现了自由量子态的隐形传送；
2003 年，首次实现纠缠态纯化以及量子中继器的成功实 验；
2004 年，首次取得五粒子纠缠态的制备与操纵；
2006 年，首次实现两粒子复合系统量子态隐形传输，并 在实验中第一次成功地实现了对六光子纠缠态的操纵。
2006 年夏，中国潘建伟小组、美国洛斯阿拉莫斯国家实 验室、欧洲慕尼黑大学-维也纳大学联合研究小组各自独立 实现了诱骗态方案,同时实现了超过 100 公里的量子保密通 信实验。其中,潘建伟小组在 2009 年进行的实验又将绝对安 全通信距离延长到 200 公里。
2007 年，实现六光子薛定谔猫态。通过实验成功制备出国 际上纠缠光子数最多的薛定谔猫态和可以直接用于量子 计算的簇态，刷新光子纠缠和量子计算领域的两项世界纪录。
2008 年，利用冷原子量子存储技术，在国际上首次实现了 具有存储和读出功能的纠缠交换，建立了由 300 米光纤连 接的两个冷原子系综之间的量子纠缠。这种冷原子系综之间 的量子纠缠可以被读出并转化为光子纠缠，以进行进一步的 传输和量子操作。该实验成果完美实现了远距离量子通信中 急需的“量子中继器”，向未来广域量子通信网络的最终实 现迈出了坚实的一步。8 月 28 日出版的国际著名科学期刊《自 然》，以《量子中继器实验实现》为题发表了这项重要研究 成果。
2009 年，由中国科大潘建伟、陈增兵、彭承志等人组成 的团队针对量子通信实用化展开了攻关研究,研制成功量子 电话样机,并在商业光纤网络的基础上,组建了可自由扩充 的光量子电话网,节点间距达到 20 公里,实现了“一次一密” 加密方式的实时网络通话和 3 方对讲机功能,真正实现了“电话 一拨即通、语音实时加密、安全牢不可破”的量子保密电 话。该成果已发表在国际光学领域著名期刊《光学快递》上, 并立即被美国《科学》杂志以“量子电话呼叫”为题进行了 报道。
潘建伟人物故事
在短短几年里，中国科大的一个人数不多的研究小组竟 然能够在世界顶级学术刊物发表 36 篇论文，对于高水平论 文非常稀缺的中国科学界来说，是极为罕见的。在当今中国， 发表一两篇高质量、原创性的论文可能并不稀奇，但在竞争 激烈的世界科学的前沿牢牢地占据一个立足点乃至制高点， 是弥足珍贵的。而这个小组的领军人物潘建伟教授当时才 36 岁。第六个“世界首次”
中国科技大学潘建伟教授领导的小组成了首次在《自 然·物理》杂志发表封面文章的中国科学家。在这项最新成 果中，潘建伟和杨涛、张强等人首次实现两粒子复合系统量 子态隐形传输，并在实验中实现了对六光子纠缠态的操纵。该项成果是“在大尺度量子通信研究中取得的长足进 展。”《自然》杂志网站称赞道。“这是为装备量子效应在通 讯和计算中的应用提供了新的方法。这种量子态隐形传输技 术在将来的某一天使得强大的量子计算机成为可能。”
这是潘建伟小组在量子通信领域内取得的第六个“世界 首次”。
“他的工作对于一般人来说是难以理解的，不然会感到 更强的震撼力。”中国科技大学校长朱清时院士介绍说，潘 建伟教授进行着最前沿、最具原创性的基础研究，研究每年 都有突破，显示出很强的创新能力。
“现在为了对一个 500 位的阿拉伯数字进行因子分解， 目前最快的超级计算机将耗时上百亿年，而量子计算机只需 大约几分钟。人们一旦拥有了一台量子计算机，目前的密码 系统将很快破解，毫无保密性可言！”中国科技大学合肥微 尺度物质科学国家实验室教授陈增兵的话语中充满了自信。
量子信息专家郭光灿院士则指出，量子通信在未来的国 家信息安全方面具有重要意义，谁掌握了这个手段，谁就掌 握了先机。
弥足珍贵的领先
1999 年，中国学术界对量子通信领域的研究还很陌生， 潘建伟作为主要研究人员（第二作者）的有关实现未知量子 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，被评为“百年来 在著名的《自然》杂志上发表的 21 篇物理学经典论文”。那 一年，他才 29 岁。潘建伟和他的研究小组的多个“世界首次”让世界同行 感到惊奇。2004 年，当潘建伟、杨涛等人关于“五光子纠缠 和终端开放的量子态隐形传输”的论文发表后，研究成果同 时入选欧洲物理学会和美国物理学会的年度十大进展。
数一数潘建伟发表的论文，就可以从侧面证明他在该领 域具有的核心竞争力：《自然》杂志 8 篇，《自然·物理》杂 志(封面)1 篇，《物理评论快报》27 篇，均属于顶级的学术 刊物。在短短几年里，一个人数不多的研究小组竟然能够在 世界顶级学术刊物发表 36 篇论文，对于高水平论文稀缺的 中国科学界来说，是极为罕见的。这也说明，潘建伟小组在 量子通讯领域的某一方面的确是具有世界领先水平的。在当 今中国，发表一两篇高质量、原创性的论文可能并不稀奇， 但在竞争激烈的世界科学的前沿牢牢地占据一个立足点乃 至制高点，是弥足珍贵的。
2005 年潘建伟还荣幸地被综述杂志《现代物理评论》(影 响因子高于《自然》)邀请撰写综述文章，这是我国实验物 理学家在《现代物理评论》上撰写的第一篇文章。能够被邀 请在如此权威的学术杂志上撰写综述文章，意味着作者在该 领域所享有的声望与权威性。
潘建伟的合作伙伴陈增兵教授还告诉记者一个小秘密： 他们刚进行了操纵六个光子(小的量子计算机)进行量子计 算的实验，这个研究进展还没有公开发表。与五光子纠缠相 比，六光子纠缠的实验难度是呈指数增长的。如果这一实验 结果公布，将成为潘建伟和他的团队的第七个“世界首次”， 也必将令世界量子信息研究同行为之侧目。
不怕输的精神
取得这一连串骄人成绩的潘建伟个头不高，给人一种亲 切、质朴的印象。记者与他不期而遇，是他在北京参加完第 六届“中国青年科学家奖”颁奖仪式回到中国科技大学的第 二天。1970 年 3 月出生在浙江东阳的潘建伟，从小却是个爱玩 的孩子。他曾对别人说，父母从小就很重视对他能力的培养， 从不限制他做什么，他可以做自己感兴趣的事。
“感谢我的父母把家搬到了县城，因为到了初中，才发 现在农村小学语文基础很差，英语根本就没有学过，初中后 才第一次写作文，结果班主任老师只给了 40 分，当时我是 班长，觉得很羞愧。但我有一种不怕输的精神，为了把英语 学好，把同学约到家里来学，向老师请教，进步非常快。语 文、英语就在那时打下了基础。”潘建伟说。
到了中国科技大学，他更有机会接受全面的教育。“当 时班上高考状元就有 7 个，同学们的素质都很高，我从同学 们那里学到了很多，对音乐的浓厚兴趣，就是受大学同学的 影响。全面发展对我的人生起了很大的作用。”
他很擅于向别人学习，同时保持着良好的心态。他认为， 做自己喜欢的事是需要有耐心的，欲速则不达。“我愿意循 序渐进地学习、工作。成功了，当然很高兴；不成功，也不 觉得失去了什么。我一直很努力，但不拼着命学。”
潘建伟是爱因斯坦的崇拜者，在大学时就喜欢阅读《爱 因斯坦文集》。“爱因斯坦的散文是最深刻、最美的，让我坚 定了研究物理的决心。让我感觉从简单的事实后面可以找到 一个规律，现在、将来不会变。”
1987 年至 1995 年，在获得中国科技大学理论物理学士 和硕士学位后，潘建伟于 1996 年来到奥地利维也纳大学攻 读博士学位，导师是量子力学的世界级大师塞林格。他从老 师那里不断地获取量子信息前沿领域的最新知识，同时，潘 建伟敏锐地洞察到这一学科未来必有大的发展，便及时追踪 国际前沿，走出了自己的研究道路。
“幽灵般的相互作用”
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。郭光灿院士对量子纠缠概念做了如下的描述：量子纠缠 是光子间的神秘的联系，奇妙在对其中的一个光子测量就可 以了解另外一个光子的状态；光子纠缠是一个整体，两个光 子作为一个整体来看时如果试图窃听或偷走其中一个光子 的信息，你将任何信息都得不到。这是另外一个特性，这就 是其保密安全性所在。
但由于在量子通信通道中存在种种不可避免的环境噪 声，“量子纠缠态”的品质会随着传送距离的增加而逐渐降 低，导致量子通信手段目前只能停留在短距离应用上。
2005 年，当潘建伟与杨涛、彭承志等同事们发表了题为 “13 公里自由空间纠缠光子分发：朝向基于人造卫星的全球 化量子通信”的研究论文后，13 公里———这个目前国际上 自由空间纠缠光子分发的最远距离，其纠缠的特性仍然能够 保持的实验结果，让人们开始思考实现全球化的量子通信的 可能性。
一个年轻、成功的团队
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 尺度物质国家实验室的重要组成部分。“中国科技大学很早 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。”回忆 2001 年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， 让我们从无到有，很快，设备、人员就到位了。”
潘建伟和他的团队成员都是 30 岁左右的青年学者，1969 年出生的杨涛教授是年龄最大的一位，杨涛教授介绍说：“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，在学科交叉中才有新的生长点。”
量子物理与量子信息研究部有 5 个教授，1 个副教授，2 个博士后，2 个博士，培养的硕士、博士生 30 人。研究部在微尺度物质国家实验室中是人数最少的一个，而团队合作却是 充满活力和高效的：2001 年开始组建，2002 年就有成果， 到 2003 年的时候，在量子通信领域实验研究已经有了很大 进展。
在团队里，潘建伟是一个出色的领导者和组织者。他的 同事陈增兵教授说，潘建伟很有激情，很会鼓励大家愉快地 工作。作为一位领军人物，他的眼光独到，具有前瞻性。
陆朝阳是潘建伟的博士生。在他眼里，潘老师和蔼、亲 切，第一次见面就留下了深刻的印象。“我本来没有报他的 研究生，和他交谈以后，我就修改了志愿。在这个团队最大 的收获，是学会了如何做科研。”
“我从来不限制他们，关键是激发并培养他们对研究问题 的兴趣。这些学生都要送到国外去学习一段时间，从事一 项事业，必须依靠团队的力量。”潘建伟了解国际量子通信 的研究动向，积极推荐自己的学生到国外最领先的研究小组 学习，潘建伟刚毕业的博士张强现在已经到斯坦福大学深造， 陆朝阳也将不久前往英国剑桥大学，国外的研究小组都很乐意接纳他的学生。 良好的科研气氛，先进的设备，与国际前沿小组联系紧 密，加上明确的目标和坚定的决心，年轻的潘建伟带领着年 轻的团队，将我国多粒子纠缠态实验研究带入了国际领先水 平。
女儿是最得意的成果
潘建伟的号召力，在中学时就体现出来了。高中毕业那 年，喜欢探险的他鼓动了 5 个男生、4 个女生骑车一起去雁 荡山旅行。他们每人兜里只有 10 多元钱，每到晚上，他就 拿着学校开的介绍信到当地学校请求住宿。对潘建伟来说， 这 5 天的探险经历是非常开心和愉快的。同他一起探险的， 有一位名叫楼小青的女同学，经常受到潘建伟的关心和照顾， 后来，她成了潘建伟的终身伴侣。楼小青一直默默支持他的事业，并随着丈夫科学探险的脚 步到世界各地奔波。后来，楼小青还放弃在奥地利的经济 学博士学位，成为专注于家庭的主妇。他们有一个女儿，小 名叫嘟嘟。潘建伟笑着说：“小孩是我最得意的成果，她什 么时候长牙，什么时候走路，都是我关心的。”对他来说， 一份自己热爱的事业，和一个和睦的家庭，是同样重要的。
在德国海德堡，他经常到田野里散步，当发现山地里有 野荠菜，他又像学生时代那样，一定要捡拾荠菜回来吃。记 者发现，他是以自己特有的方式，为自己做一次心灵的放松和自由。放松之后，他又以饱满的精神投入到工作和学习中 了。
整体发展才是最重要的
基于在未来 20 年内量子通信会有大规模运用，现在美 国、欧盟、日本都非常重视这一领域。郭光灿院士说，“在原创性研究领域，第二都是失败！ 中国人要在科学研究上争第一。从整体上讲，我国量子通信 研究处于部分领先，整体发展才是学科建设最重要的因素。 如果有更多的人多做一些事，经过 10 年、20 年的努力，中 国的国力就会有很大提高。”
量子信息研究正朝着量子密码、量子计算机、量子存储 三个方向发展，目前潘建伟正在思考，如何让量子通信的整 体研究能力得到提升。此时，在德国海德堡大学，潘建伟和 国外同行进行着量子存储合作研究，因为进行量子通信研究， 没有量子存储这个技术基础，研究将无法深入下去。
“我到德国海德堡大学参与合作研究，是为了学习量子存 储技术，在那里可以提高自己，在量子存储研究方面，海 德堡大学是世界四个最高技术小组之一。三年的合作研究， 我们已经在量子信息存储研究方向上有了相当的技术积累。 从明年开始，我的工作重心逐渐转移到国内，以期早日在国 内完成量子信息传输技术和存储技术的综合。”潘建伟教授 说。
六个世界首次
1997－1998 年，首次成功地实现了量子态隐形传送 (1997)以及纠缠态交换(1998)；1999－2000 年，首次成功实现三光子(1999)、四光子纠 缠态(2001)，并利用多粒子纠缠态首次成功地实现了 GHZ 定 理的实验验证(2000)；
2003 年，首次成功地实现了自由量子态的隐形传送；
2003 年，首次实现纠缠态纯化以及量子中继器的成功实 验； 2004 年，首次取得五粒子纠缠态的制备与操纵；
2006 年，首次实现两粒子复合系统量子态隐形传输，并 在实验中第一次成功地实现了对六光子纠缠态的操纵。
【编者注】本文综合互动百科等各方网络资料整理而成。
《科大瞬间》文学城编辑部
许赞华 803 | 陶李 8112
刘扬 815 | 黄剑辉 815
滕春晖 8111 | 陈锦雄812 | 余明强 9115
陈风雷 786 | 沈涛 822 | Jay Sun 836
吴钧 856 | 王 
9015 | 林菁 8616
