領先一步的科研競賽
“現(xiàn)在就是在賽跑。”陳宇翱說，“我們從5光子開始一路領先。國外追趕5光子時，我們把6光子做出來了。國外現(xiàn)在能做出6光子，我們又做出了8光子。”
1970年出生的潘建偉是一名海歸。1996年從中科大獲得理論物理碩士學位后，潘建偉進入奧地利因斯布魯克大學，師從塞林格教授，攻讀博士學位。1997年，他參與的研究論文“實驗量子隱形傳態(tài)”在《自然》雜志發(fā)表，被公認為量子信息實驗領域的開山之作，還被美國《科學》雜志評為年度全球十大科技進展。
“我是論文的第二作者，主要完成了所發(fā)表實驗數(shù)據(jù)的測量和處理工作。”潘建偉說，“以這篇論文為起點，量子信息實驗研究隨即進入熱門狀態(tài)。”
潘建偉將論文寄給他在中科大讀書時的老師張永德教授。次年的香山科學會議上，兩位中科大教授張永德和郭光燦一起呼吁與國外同步開展量子信息的前沿研究。
1999年，也是潘建偉博士畢業(yè)的年份，他受母校邀請回國，在中科大組建量子物理和量子信息實驗室，并獲得中科院劃撥的400萬元科研經費。2001年設備人員都到位，實驗室開張。
在廣泛的國際交流和激烈的國際競爭中，這個年輕的團隊開始嶄露頭角，在量子糾纏方面成績尤為突出：2004年實現(xiàn)5光子糾纏態(tài)的制備與操縱，2007年實現(xiàn)對6光子糾纏態(tài)的操縱，都是世界第一。
今年2月，潘建偉與同事陳宇翱、陸朝陽等成功制備出世界上亮度和純度最佳的8光子糾纏態(tài)，再次刷新光子糾纏態(tài)制備的世界紀錄。目前，他們正在調研新的糾纏機制，有望在今年年底或明年實現(xiàn)10個光子的糾纏。
量子糾纏是量子信息處理的核心資源，對多粒子糾纏的制備與操縱能力代表了我國在量子信息處理方面的國際競爭力。基于多光子糾纏操縱的領先優(yōu)勢，我國量子科學家們不斷前進，實現(xiàn)了終端開放的量子隱形傳態(tài)、超越經典極限的精密測量以及量子糾錯等一系列量子通信、量子計算、量子模擬以及量子度量學等方面的重要進展，奠定了我國在量子信息領域重要的國際地位。
安全可靠的量子通信
量子通信有著傳統(tǒng)通信方式所不具備的絕對安全性，在國家安全、金融等信息安全領域有著重大的應用價值和前景。
采訪潘建偉團隊時，正遇上科技部副部長王志剛來中科大參觀。王志剛在參觀完幾個量子研究實驗室并使用過量子電話后說：“科技工作要更快地為解決重大問題提供幫助，能轉化的先轉化，能解決局部問題的先轉化。在面向市場面向應用時，考慮沿途下蛋，最后下個大金蛋。”
不斷進步并走向實用的量子通信技術，正是潘建偉團隊在量子信息的基礎研究中，沿途下的“蛋”。從實驗團隊走出來的產業(yè)化團隊，得到安徽省和山東省的支持，已組建了兩個量子技術公司。
“安徽的公司2009年成立，是我國首個將量子通信產業(yè)化的公司，山東的公司于2010年成立，兩公司各有特色、分工聯(lián)動。量子通信的核心產品已經通過中試，形成系列產品，正在逐步推向市場。”產業(yè)化團隊的趙勇博士說，現(xiàn)在，合肥和濟南都已搭建量子通信試驗網，合肥建成了46個節(jié)點，濟南也將有56個節(jié)點。
已經實用化的量子通信技術并不是將傳統(tǒng)信息完全用量子態(tài)傳輸，而是利用量子的研究成果，給傳統(tǒng)信息加上“量子密鑰”。
“古人在信封上用火漆封口，這樣一旦信件被中途竊取拆開，就會留下泄密的痕跡。”潘建偉說，“量子密鑰在量子通信中的作用就像火漆一樣，但比火漆更徹底。一旦有人試圖打開信件，量子密鑰會讓信件自毀，并讓使用者知曉。這樣，竊聽者不但竊聽不到量子電話的通話內容，還會暴露自己。所以，從原理上講，量子通信是無條件安全的。”