学好数理化
走遍天下都不怕
前段时间重温《窃听风云》,感觉通信安全问题真的太太太重要了,更重要的是里面有个人物跟我长的真的很像。
那到底可不可以做到安全的通信?是可以的,那就是量子通信。
区别于传统通信的密钥,量子具有测量的随机性和不可复制的特性,不被破译和窃听。所以在军事、国防等领域具有重要的作用,更是作为21世纪各国的战略项目。
而今天超模君说的便是在量子通信研究中作出杰出贡献的那个男人:中国“量子之父”潘建伟。
Who?先看下他一部分战绩。
27岁入选美国《科学》杂志“年度十大科技进展”29岁时参与的研究成果被《自然》评为“百年物理学21篇经典论文31岁任中科大教授32岁入选中国教育部“长江学者奖励计划”特聘教授41岁当选中科院院士42岁斩获国际量子通信大奖45岁以“多光子纠缠及干涉度量”项目第一完成人获得中国国家自然科学一等奖
学渣逆袭
有人会想这智慧超群的男人一定从小就各种开挂吧,就像是隔壁家的孩子吧。嗯~好像跟剧本不太一样。
潘建伟从小就是个“捣蛋鬼”,各种恶作剧一件不落。甚至上课的时候和同学疯狂互动制造噪音,任教的老师们纷纷表示头疼。
而且当时农村的教育相对落后,本身就调皮的他便出现拼音搞混、单词记错、作文不及格的问题。
但有主角光环的潘建伟,怎么可能没有转折呢?为了把文科学好,他把成绩好的同学都约到家里来学习,第二天把向老师请教不懂的问题。同时母亲也是教师,在学习问题上做到很好的监督和辅导。
虽然对文科没有天分,但经过努力他还是让自己的文科水平不至于太低,就这样成功地考到城里的初中。
“上帝给你关上了文科的窗,也会给你打开一扇理科的窗”。
到了初中,对文科无感的他遇上物理便如鱼得水,认为只用一个公式,很多东西可以推导出来。甚至感叹道:“竟有物理这样简单的学科!”
对物理有着浓厚兴趣的潘建伟一路过关斩将,在填报志愿时也面临着同样的问题:选什么专业好呢?
当时社会流行着一句话:懂得数理化,走遍天下都不怕。
就这样,本身就喜欢物理的潘建伟更加坚定了自己的选择:物理。
结缘量子
喜欢物理的潘建伟,也成为了爱因斯坦的忠实粉丝,《爱因斯坦文集》让他感受到物理的美,更加坚信爱因斯坦所描述的物理世界。
不久,他便接触了量子力学,这个与他“纠缠”二十多年的学科。量子力学里的内容,很多与现代物理背道而驰,一开始他也不赞同量子力学中的很多理论,认为量子力学就是胡扯的。甚至在大学论文中想要为爱因斯坦辩护,证伪量子力学。
即使是相信一切都是上天注定的人,在过马路的时候也会左右看。
这不按照套路出牌的量子让他总想把问题搞明白,弄清楚背后的原理是什么,于是便决定与量子“纠缠”下去。
潘建伟原本觉得只要在国内做好科研工作,将来去宣传科研成果就可以了。可是在20世纪90年代,欧美等发达国家先后开展了关于量子实验的项目,国内关于量子的研究却远远落后。
这让年少气盛的潘建伟改变了想法,因为他深刻地明白真的想要在中国把科研工作做好,得先走出去,把好的知识学回来,才能够跟世界上的好的团队进行互相的竞争。
而且早在92年小平同志南巡,进一步扩大改革开放,中国经济得到发展,所以国家对科研的投入有大幅度的增加。这样一来,更加坚定了潘建伟要科技兴国的决心。
为了揭开量子的神秘面纱,学习到更前沿的量子技术。1996年硕士毕业的潘建伟远赴量子科研的重镇——奥地利因斯布鲁克大学攻读博士学位,师从量子实验研究的世界级大师塞林格。
与量子的“纠缠”
师徒初次见面,塞林格便问他:“你的梦想是什么?”
他没有迟疑的说:“我将来就想在中国建一个像您这里的实验室,世界一流的量子物理实验室。”
人还是要有梦想的,万一实现了呢?
实验量子物理的前沿领域,给本身是理论物理专业的潘建伟带来新的挑战。读博期间,为了可以更好地做好研究工作,他几乎每天都泡在实验室里。
很累,但是坚持下来了。
而随着研究的不断深入,证明爱因斯坦是错的,量子力学具有正确性。这次,潘建伟没有盲从“偶像”,而是勇敢地走出权威认识的误区。
没有永远的真理,只有不断的实践。
而为了能够让更多的科研人才进入量子领域,每年一到假期,他便会回到中科大里讲学,分享关于量子信息领域的前沿资讯以及发展建议。
1997-1998年,作为学生参加了他的奥地利老师塞林格教授首次成功实现的量子态隐形传送以及纠缠态交换。
1999年,获维也纳大学博士学位,并留在塞林格组从事博士后研究,先后任博士后和高级研究员并担任Co-PI。
2001年,他放弃国外优厚报酬,回国后组建了量子物理和量子信息实验室。
五年的时间,他实现了当时在奥地利的梦想。
2003年,首次成功地实现了自由量子态的隐形传送和纠缠态纯化以及量子中继器的成功实验。
2006年,首次实现了两光子复合系统量子隐形传态。
2008年,首次实现了光子比特与原子比特间的量子隐形传态。
2012年,建成了国际上规模最大的量子通信网络“合肥城域量子通信试验示范网络”。
2014年,建成了“济南量子通信试验网”。
自我证明
在这段研究的时间里,有很多质疑的声音,比如方舟子的文章怒怼。
除了方舟子外,还有很多人都质疑、否定潘建伟所做的关于量子实验研究工作的价值,认为其在“吹牛皮”。
但潘建伟和他的团队在质疑声中顶住压力,没有放弃,也没有花时间与他们纠缠,而是选择通过一个个实验一步步自我证明,用更有力的方式回应他们。
终于!2016年8月16日凌晨1时40分,世界首颗量子科学实验卫星“墨子号”在酒泉卫星发射中心成功发射。
乍眼一看,发射卫星好像没什么感觉,但是在量子通信中,最大的难点就是实现天地一体化的量子联通。这就好比在一万米的高空,往地面上的一个存钱罐里头扔硬币,需要准确的将硬币扔进存储罐的狭小入口,如果稍有偏差,信息的传递便功亏一篑。
而且由于墨子号卫星飞行的速度是每秒八公里,飞过中国上空需要五分钟,也就是说只有三百秒的时间可供对接。这对墨子号天地一体化实验系统的精度和速度提出了极高的要求。
2017年9月29日,世界首条量子保密通信干线“京沪干线”正式开通,总长度超过2000公里,沿线一共设置北京、济南、合肥、上海等32个大大小小的中继站点。比大家熟悉的京沪高铁的23个站台还要多出9个。
结合“京沪干线”和“墨子号”的天地链路,成功地实现了洲际量子保密通信,这也标志着中国已经在全球构建出了首个天地一体化广域量子通信网络的雏形,向未来实现覆盖全球的量子保密通信又迈出了坚实的一步。
从出国留学到回国组建团队,再到“京沪干线”和“墨子号”所取得的成就,潘建伟与量子“纠缠”了23年。
心路历程
潘建伟坚信与量子的“纠缠”工作,正在催生着的,正是第二次的量子革命。
尽管在量子通信的路上一直饱受争议,甚至有很多“天方夜谭”“骗局”等质疑的声音,让部分团队成员都不敢相信设想的可行性。但面对这些挑战,潘建伟和团队成员还是坚持下来了,通过实验来自我证明,现在如此,未来也如此。
而这也给他们带来了不一样的荣誉。3月22日获得了由美国颁发的2019年度伍德奖(R. W. Wood Prize)。这是自伍德奖设立40余年来,中国科学家在本土的研究工作首次获得该奖。
来源:超级数学建模图|潘建伟获 2019 年伍德奖
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。”
英国《自然》杂志对潘建伟及其团队的研究成果做出如是评价,“潘建伟及其团队的这一成果,无疑掀起了一场全球性的科技革命,而中国成为了世界领跑者!”
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