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潘建偉談科研初心:好奇驅(qū)動
2016年8月16日凌晨1時40分,我國酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心發(fā)出“一聲巨響”,這預(yù)示著我國用長征二號丁運載火箭成功將世界首顆量子科學(xué)實驗衛(wèi)星“墨子號”發(fā)射升空。如果量子衛(wèi)星“墨子號”成功運行,這將使我國在世界上首次實現(xiàn)衛(wèi)星和地面之間的量子通信,構(gòu)建天地一體化的量子保密通信與科學(xué)實驗體系。而其中的關(guān)鍵人物就是這個項目的全國政協(xié)委員、首席科學(xué)家、中科院院士潘建偉。
潘建偉是如何走上科研之路,并走上量子力學(xué)科研高地,我們從其成長經(jīng)歷中找尋規(guī)律。
作為中國量子力學(xué)第一人,潘建偉曾經(jīng)拿過很多獎項:奧地利科學(xué)院施密德獎(ErichSchmidPrize)、歐洲物理學(xué)會菲涅爾獎、國際量子通信獎、香港何梁何利基金科學(xué)與技術(shù)成就獎、國家自然科學(xué)獎一等獎等等。早在十年前,潘建偉就被稱為“中國離諾貝爾獎最近的人”。
1970年3月,潘建偉出生在浙江東陽,從小他就是個愛玩的孩子,他回憶說,小時候父母非常重視對他興趣的培養(yǎng),從不限制他做什么。潘建偉從小就喜歡鉆研自己感興趣的東西。有一次爬山,他看到一種很新奇的植物,問了身邊的人都不認(rèn)識,當(dāng)時他就想到給中科院研究所寫封信問問,想知道到底是什么。潘建偉說,對于新鮮事物的好奇心和對于科學(xué)的求知欲望,引導(dǎo)他走上了科學(xué)之路。
后來他家搬到了縣城,到了初中,他才發(fā)現(xiàn)自己在農(nóng)村小學(xué)的語文基礎(chǔ)很差,英語根本就沒有學(xué)過?!俺踔泻蟛诺谝淮螌懽魑?,結(jié)果班主任老師只給了40分,當(dāng)時我是班長,覺得很羞愧。但我有一種不怕輸?shù)木?,為了把英語學(xué)好,把同學(xué)約到家里來學(xué),向老師請教,進步非常快?!睉{著不放棄、不服輸?shù)囊庵荆私▊ヒ宦酚^追趕順利考上了中國科技大學(xué)。
在潘建偉看來,“興趣是最好的老師”,在初中、高中的學(xué)習(xí)和生活中,他對科學(xué)傾注了巨大的熱情。學(xué)習(xí)牛頓的萬有引力,學(xué)習(xí)太陽、星星的軌道計算,掌握簡單的科學(xué)原理,感受宇宙中的奧秘,真的像是在科學(xué)的海洋中徜徉,激動人心,令人滿足。至今他仍記得1987年上大學(xué)之前,他和父母一起散步,向他們征求專業(yè)選擇意見時,父母說:“喜歡什么,就該學(xué)什么?!?/p>
潘建偉是愛因斯坦的崇拜者,在大學(xué)時就喜歡閱讀《愛因斯坦文集》?!皭垡蛩固沟纳⑽氖亲钌羁?、最美的,讓我堅定了研究物理的決心。讓我感覺從簡單的事實后面可以找到一個規(guī)律,現(xiàn)在、將來不會變。”當(dāng)時,他就對量子疊加態(tài)問題產(chǎn)生了濃厚的興趣。潘建偉當(dāng)時怎么也想不明白為什么會有量子疊加態(tài)呢?于是期中考試的時候他差點沒考及格,因為他一直在想量子疊加態(tài)的問題,就沒辦法好好聽別的課了。
從那時候開始,為了搞明白量子疊加態(tài)的問題,潘建偉開始學(xué)習(xí)量子力學(xué)。這一學(xué),就是20多年。他曾經(jīng)對中科大的老校長朱清時說:什么時候能把為什么會有量子糾纏搞明白,我馬上就可以死,沒有問題的。但是現(xiàn)在可能還搞不清楚,所以我就想活得長一點,我想把它搞明白。于是,在獲得中國科技大學(xué)理論物理學(xué)士和碩士學(xué)位后,1996年,潘建偉決定出國繼續(xù)攻讀博士。眼看其他的同學(xué)都順利出國了,只有他還遲遲沒選定方向和導(dǎo)師,家里人有點著急。潘建偉對他父親說,自己是要選準(zhǔn)方向,選對導(dǎo)師,不是為了出國而出國,而是要把最先進的技術(shù)學(xué)回來。
開始的時候,他選的導(dǎo)師是一位諾獎得主,跟著他讀博士,肯定對未來的就業(yè)有幫助。沒想到,比來比去,潘建偉最終選擇了這位諾獎得主的弟子塞林格教授。塞林格當(dāng)時只是一位普通教授,但潘建偉認(rèn)為他學(xué)識淵博,在新興學(xué)科量子力學(xué)方面潛力更大。果然跟他預(yù)料的一樣,如今的塞林格已經(jīng)是量子力學(xué)的世界級大師。就這樣,潘建偉來到奧地利維也納大學(xué)攻讀博士學(xué)位。
1996年,他在奧地利第一次見到導(dǎo)師塞林格教授時,這位導(dǎo)師像很多其他導(dǎo)師一樣問道:“你的夢想是什么?”潘建偉脫口而出:“我要在中國建一個世界一流的量子物理實驗室?!贝撕笏娜松褪且徊讲较蜻@個目標(biāo)前進的過程。1997年,在塞林格的領(lǐng)導(dǎo)下,他作為第二作者在《自然》雜志上發(fā)表論文,宣布在實驗中實現(xiàn)了量子態(tài)隱形傳輸,這被公認(rèn)為量子信息實驗領(lǐng)域的開山之作?!犊茖W(xué)》雜志將其列為年度全球十大科技進展。這一年,他年僅27歲。
1999年,潘建偉博士畢業(yè)準(zhǔn)備回國工作卻發(fā)現(xiàn),那時量子信息研究在國內(nèi)還是一片空白,不僅不被承認(rèn),甚至還被認(rèn)為是偽科學(xué)。這使得他根本無法申請到科研經(jīng)費。無奈之下,潘建偉申請了幾個國外大學(xué)的教職。就在這時,他那篇“量子態(tài)隱形傳輸”論文被《自然》雜志選為“百年物理學(xué)21篇經(jīng)典論文”。一同入選的,還有“愛因斯坦建立相對論”等重大成果。消息傳到國內(nèi),引起了轟動。潘建偉提交的科研項目申請終于獲得批準(zhǔn)。2001年,潘建偉在中科大負(fù)責(zé)組建量子物理和量子信息實驗室,看到來之不易的實驗室,他心想:“過去,我們在科研領(lǐng)域常常扮演追隨者和模仿者的角色,研究方向的選定、科研項目的設(shè)立,都先要看看國際上有沒有人做過。量子信息是一個全新的學(xué)科,我們必須學(xué)會和習(xí)慣做領(lǐng)跑者和引領(lǐng)者?!?/p>
潘建偉自己的留學(xué)經(jīng)歷使他收獲良多,所以他也總是想方設(shè)法讓成員們到世界上最好的實驗室去深造。弟子們學(xué)成之后,都會立即回到潘建偉身邊,沒有一個人留在國外。這些年輕量子物理學(xué)家們知道,潘建偉團隊就是他們成長和工作最好的地方。就這樣,潘建偉小組曾經(jīng)成功創(chuàng)造了6個“世界首次”:1997-1998年,首次成功地實現(xiàn)了量子態(tài)隱形傳送(1997)以及糾纏態(tài)交換(1998);1999-2000年,首次成功實現(xiàn)三光子(1999)、四光子糾纏態(tài)(2001),并利用多粒子糾纏態(tài)首次成功地實現(xiàn)了GHZ定理的實驗驗證(2000);2003年,首次成功地實現(xiàn)了自由量子態(tài)的隱形傳送;2003年,首次實現(xiàn)糾纏態(tài)純化以及量子中繼器的成功實驗;2004年,首次取得五粒子糾纏態(tài)的制備與操縱;2006年,首次實現(xiàn)兩粒子復(fù)合系統(tǒng)量子態(tài)隱形傳輸,并在實驗中第一次成功地實現(xiàn)了對六光子糾纏態(tài)的操縱。
但是對潘建偉自己來說,他對物理學(xué)的鉆研跟獎項和榮譽沒有太大關(guān)系,只是來自于最初的好奇,他最喜歡的生活狀態(tài)是思考問題。在思考到最苦難的時候他會去林間散步,他有一個怪癖就是喜歡撿掉落在地上的樹枝來聞,在這種和自然近距離接觸的狀態(tài)下,他仿佛感覺這是人類最初的狀態(tài),和自然沒有隔閡融為一體,這也是物理學(xué)的追求。在德國留學(xué)的時候,他還喜歡在田野里挖野菜,回家做給妻子和女兒吃,這個中科院院士在家人眼里是一個野菜大廚。
也許,正是保持著這樣的初心和對自然的最初的好奇,潘建偉才得以成為中國最好的量子物理學(xué)家。
(解艷華綜合相關(guān)媒體報道)
編輯:邢賀揚
關(guān)鍵詞:潘建偉 科研 初心 好奇驅(qū)動 量子科學(xué)實驗衛(wèi)星 墨子號