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潘建伟谈科研初心:好奇驱动

2016-08-24 14:35:59 来源:人民政协报 我有话说
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  2016年8月16日凌晨1时40分,我国酒泉卫星发射中心发出“一声巨响”,这预示着我国用长征二号丁运载火箭成功将世界首颗量子科学实验卫星“墨子号”发射升空。如果量子卫星“墨子号”成功运行,这将使我国在世界上首次实现卫星和地面之间的量子通信,构建天地一体化的量子保密通信与科学实验体系。而其中的关键人物就是这个项目的全国政协委员、首席科学家、中科院院士潘建伟。

  潘建伟是如何走上科研之路,并走上量子力学科研高地,我们从其成长经历中找寻规律。

  作为中国量子力学第一人,潘建伟曾经拿过很多奖项:奥地利科学院施密德奖(ErichSchmidPrize)、欧洲物理学会菲涅尔奖、国际量子通信奖、香港何梁何利基金科学与技术成就奖、国家自然科学奖一等奖等等。早在十年前,潘建伟就被称为“中国离诺贝尔奖最近的人”。

  1970年3月,潘建伟出生在浙江东阳,从小他就是个爱玩的孩子,他回忆说,小时候父母非常重视对他兴趣的培养,从不限制他做什么。潘建伟从小就喜欢钻研自己感兴趣的东西。有一次爬山,他看到一种很新奇的植物,问了身边的人都不认识,当时他就想到给中科院研究所写封信问问,想知道到底是什么。潘建伟说,对于新鲜事物的好奇心和对于科学的求知欲望,引导他走上了科学之路。

  后来他家搬到了县城,到了初中,他才发现自己在农村小学的语文基础很差,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。”凭着不放弃、不服输的意志,潘建伟一路迎头追赶顺利考上了中国科技大学。

  在潘建伟看来,“兴趣是最好的老师”,在初中、高中的学习和生活中,他对科学倾注了巨大的热情。学习牛顿的万有引力,学习太阳、星星的轨道计算,掌握简单的科学原理,感受宇宙中的奥秘,真的像是在科学的海洋中徜徉,激动人心,令人满足。至今他仍记得1987年上大学之前,他和父母一起散步,向他们征求专业选择意见时,父母说:“喜欢什么,就该学什么。”

  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。”当时,他就对量子叠加态问题产生了浓厚的兴趣。潘建伟当时怎么也想不明白为什么会有量子叠加态呢?于是期中考试的时候他差点没考及格,因为他一直在想量子叠加态的问题,就没办法好好听别的课了。

  从那时候开始,为了搞明白量子叠加态的问题,潘建伟开始学习量子力学。这一学,就是20多年。他曾经对中科大的老校长朱清时说:什么时候能把为什么会有量子纠缠搞明白,我马上就可以死,没有问题的。但是现在可能还搞不清楚,所以我就想活得长一点,我想把它搞明白。于是,在获得中国科技大学理论物理学士和硕士学位后,1996年,潘建伟决定出国继续攻读博士。眼看其他的同学都顺利出国了,只有他还迟迟没选定方向和导师,家里人有点着急。潘建伟对他父亲说,自己是要选准方向,选对导师,不是为了出国而出国,而是要把最先进的技术学回来。

  开始的时候,他选的导师是一位诺奖得主,跟着他读博士,肯定对未来的就业有帮助。没想到,比来比去,潘建伟最终选择了这位诺奖得主的弟子塞林格教授。塞林格当时只是一位普通教授,但潘建伟认为他学识渊博,在新兴学科量子力学方面潜力更大。果然跟他预料的一样,如今的塞林格已经是量子力学的世界级大师。就这样,潘建伟来到奥地利维也纳大学攻读博士学位。

  1996年,他在奥地利第一次见到导师塞林格教授时,这位导师像很多其他导师一样问道:“你的梦想是什么?”潘建伟脱口而出:“我要在中国建一个世界一流的量子物理实验室。”此后他的人生就是一步步向这个目标前进的过程。1997年,在塞林格的领导下,他作为第二作者在《自然》杂志上发表论文,宣布在实验中实现了量子态隐形传输,这被公认为量子信息实验领域的开山之作。《科学》杂志将其列为年度全球十大科技进展。这一年,他年仅27岁。

  1999年,潘建伟博士毕业准备回国工作却发现,那时量子信息研究在国内还是一片空白,不仅不被承认,甚至还被认为是伪科学。这使得他根本无法申请到科研经费。无奈之下,潘建伟申请了几个国外大学的教职。就在这时,他那篇“量子态隐形传输”论文被《自然》杂志选为“百年物理学21篇经典论文”。一同入选的,还有“爱因斯坦建立相对论”等重大成果。消息传到国内,引起了轰动。潘建伟提交的科研项目申请终于获得批准。2001年,潘建伟在中科大负责组建量子物理和量子信息实验室,看到来之不易的实验室,他心想:“过去,我们在科研领域常常扮演追随者和模仿者的角色,研究方向的选定、科研项目的设立,都先要看看国际上有没有人做过。量子信息是一个全新的学科,我们必须学会和习惯做领跑者和引领者。”

  潘建伟自己的留学经历使他收获良多,所以他也总是想方设法让成员们到世界上最好的实验室去深造。弟子们学成之后,都会立即回到潘建伟身边,没有一个人留在国外。这些年轻量子物理学家们知道,潘建伟团队就是他们成长和工作最好的地方。就这样,潘建伟小组曾经成功创造了6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。

  但是对潘建伟自己来说,他对物理学的钻研跟奖项和荣誉没有太大关系,只是来自于最初的好奇,他最喜欢的生活状态是思考问题。在思考到最苦难的时候他会去林间散步,他有一个怪癖就是喜欢捡掉落在地上的树枝来闻,在这种和自然近距离接触的状态下,他仿佛感觉这是人类最初的状态,和自然没有隔阂融为一体,这也是物理学的追求。在德国留学的时候,他还喜欢在田野里挖野菜,回家做给妻子和女儿吃,这个中科院院士在家人眼里是一个野菜大厨。

  也许,正是保持着这样的初心和对自然的最初的好奇,潘建伟才得以成为中国最好的量子物理学家。

  (解艳华综合相关媒体报道)

[责任编辑:潘兴彪]
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