量子通信技術(shù)對保障國家信息安全具有重要戰(zhàn)略意義。10年來，我國量子通信研究發(fā)展迅速，取得一批重要原創(chuàng)成果。“金融信息量子通信驗(yàn)證網(wǎng)”的開通，對推動量子信息技術(shù)更好服務(wù)于經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展產(chǎn)生了積極示范作用。首次成功實(shí)現(xiàn)百公里量級的自由空間量子糾纏分發(fā)和量子隱形傳態(tài)，為量子通訊衛(wèi)星的研制奠定了技術(shù)基礎(chǔ)，《自然》雜志稱這項(xiàng)技術(shù)“有望成為遠(yuǎn)距離量子通信的里程碑”。
8月9日出版的《自然》雜志，刊發(fā)了一篇中國科學(xué)家的論文。這篇論文報(bào)告了合肥微尺度物質(zhì)科學(xué)國家實(shí)驗(yàn)室量子物理與量子信息研究部的一項(xiàng)最新科研進(jìn)展——“實(shí)現(xiàn)百公里級自由空間雙向量子糾纏分發(fā)和量子隱形傳態(tài)”。它被審稿人評價(jià)為：“這是又一個(gè)英雄般的實(shí)驗(yàn)，這個(gè)實(shí)驗(yàn)有望成為遠(yuǎn)距離量子通信的新里程碑。”
這樣的成果在該研究部并不鮮見，從2001年成立至今，研究部成員已在《美國國家科學(xué)院院刊》等5家頂尖國際期刊上發(fā)表了近百篇高質(zhì)量論文。這個(gè)由最年輕的中國科學(xué)院院士潘建偉組建的團(tuán)隊(duì)，已憑借其豐碩的研究成果，5次入選歐洲物理學(xué)會評選的“年度物理學(xué)重大進(jìn)展”、4次入選美國物理學(xué)會評選的“年度物理學(xué)重大事件”、6次入選我國兩院院士評選的“年度中國十大科技進(jìn)展新聞”。
不斷涌現(xiàn)的成果令世界矚目。世界著名科技新聞雜志——英國的《新科學(xué)家》曾在封面文章《中國崛起——人民的量子計(jì)算機(jī)》中這樣評價(jià)他們：“中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)——因而也是整個(gè)中國——已經(jīng)牢牢地在量子計(jì)算的世界地圖上占據(jù)了一席之地。”
近日，記者來到安徽合肥采訪，試圖探尋這個(gè)科研團(tuán)隊(duì)不同尋常的成功奧秘。
神奇美麗的量子寶庫
“過去100年間，量子力學(xué)給人類帶來了很多重要發(fā)現(xiàn)和應(yīng)用；希望后100年間，中國科學(xué)家在量子世界的研究，可以為人類帶來更多激動人心的驚喜。”潘建偉說。
“從北京到合肥采訪，你是坐飛機(jī)來的吧。假設(shè)我們用量子糾纏態(tài)來對你進(jìn)行隱形傳輸，前一秒你還在北京，后一秒，啪的一下，北京的你沒有了，初始化為一堆完全混亂的基本粒子，而一個(gè)由另一團(tuán)基本粒子組成的、包含原本所有信息的你，已經(jīng)在合肥出現(xiàn)了。從原理上講，量子力學(xué)允許我們這樣以接近光速傳遞一個(gè)人。”
采訪潘建偉時(shí)，他隨口舉出的例子令人深深感受到量子物理的神奇。量子隱形傳態(tài)不是克隆，因?yàn)橛肋h(yuǎn)只有一份個(gè)體，當(dāng)復(fù)制體完成的同時(shí)，本體亦不復(fù)存在；量子隱形傳態(tài)又勝似克隆，因?yàn)閺?fù)制體和本體之間完全一樣，不僅相貌基因那些可測的參數(shù)一模一樣，連記憶思想這些不可測的參數(shù)也一模一樣。
與相對論同等重要、被認(rèn)為是現(xiàn)代物理學(xué)兩大支柱之一的量子力學(xué)，在誕生后的100多年間，已帶來原子彈、晶體管、激光、核磁共振、高溫超導(dǎo)、巨磁阻等許多重大科學(xué)發(fā)現(xiàn)和技術(shù)成就。
然而在100多年的研究中，盡管揭開了一層又一層的面紗，科學(xué)家們依舊不識量子的廬山真面目。量子世界，就像一座深藏在大山中的寶庫，吸引一代又一代科學(xué)家投身其中，又用它的神秘讓科學(xué)家們徘徊于寶庫外的密道中，難以登堂入室。
但這種神秘恰恰激發(fā)了科學(xué)家們的尋寶熱情。
對量子的研究將成為未來技術(shù)創(chuàng)新的源泉——在信息科學(xué)方面，量子不僅在提高運(yùn)算速度和確保信息安全方面突破了傳統(tǒng)信息技術(shù)的極限，還能實(shí)現(xiàn)超高精度的測量；在物質(zhì)科學(xué)方面，通過量子模擬，我們可以理解復(fù)雜體系的物理機(jī)理，微觀操控物質(zhì)特性，并發(fā)現(xiàn)全新的物質(zhì)形態(tài)；在生命科學(xué)方面，基本生命過程和認(rèn)知過程很可能與量子相干和量子糾纏有關(guān)；而在能源科學(xué)方面，在量子尺度上進(jìn)行能量調(diào)控，可實(shí)現(xiàn)能量的高效轉(zhuǎn)換……