【物理牛人】從農村娃到中國最年輕院士:文科不行,你還有理科

來源:SOHU  [  作者:環球物理   ]  責編:王強  |  侵權/違法舉報

原標題:【物理牛人】從農村娃到中國最年輕院士:文科不行,你還有理科

前段時間重溫《竊聽風云》,感覺通信安全問題真的太太太重要了,更重要的是里面有個人物跟我長的真的很像。

那到底有沒有100%安全的通信?答案是有的,那就是量子通信。

區別于傳統通信的密鑰,量子具有測量的隨機性和不可復制的特性,不被破譯和竊聽。所以在軍事、國防等領域具有重要的作用,更是作為21世紀各國的戰略項目。

Who?先看下他一部分戰績。

27歲入選美國《科學》雜志“年度十大科技進展”

29歲時參與的研究成果被《自然》評為“百年物理學21篇經典論文

31歲任中科大教授

32歲入選中國教育部“長江學者獎勵計劃”特聘教授

41歲當選中科院院士

42歲斬獲國際量子通信大獎

45歲以“多光子糾纏及干涉度量”項目第一完成人獲得中國國家自然科學一等獎

學渣逆襲

有人會想這智慧超群的男人一定從小就各種開掛吧,就像是隔壁家的孩子吧。嗯~好像跟劇本不太一樣。

潘建偉從小就是個“搗蛋鬼”,各種惡作劇一件不落。甚至上課的時候和同學瘋狂互動制造噪音,任教的老師們紛紛表示頭疼。

而且當時農村的教育相對落后,本身就調皮的他便出現拼音搞混、單詞記錯、作文不及格的問題。

但有主角光環的潘建偉,怎么可能沒有轉折呢?為了把文科學好,他把成績好的同學都約到家里來學習,第二天把向老師請教不懂的問題。同時母親也是教師,在學習問題上做到很好的監督和輔導。

雖然對文科沒有天分,但經過努力他還是讓自己的文科水平不至于太低,就這樣成功地考到城里的初中。

上帝給你關上了文科的窗,也會給你打開一扇理科的窗”。

到了初中,對文科無感的他遇上物理便如魚得水,認為只用一個公式,很多東西可以推導出來。甚至感嘆道:“竟有物理這樣簡單的學科!”

對物理有著濃厚興趣的潘建偉一路過關斬將,在填報志愿時也面臨著同樣的問題:選什么專業好呢?

當時社會流行著一句話:懂得數理化,走遍天下都不怕。

就這樣,本身就喜歡物理的潘建偉更加堅定了自己的選擇:物理。

結緣量子

喜歡物理的潘建偉,也成為了愛因斯坦的忠實粉絲,《愛因斯坦文集》讓他感受到物理的美,更加堅信愛因斯坦所描述的物理世界。

不久,他便接觸了量子力學,這個與他“糾纏”二十多年的學科。量子力學里的內容,很多與現代物理背道而馳,一開始他也不贊同量子力學中的很多理論,認為量子力學就是胡扯的。甚至在大學論文中想要為愛因斯坦辯護,證偽量子力學。

即使是相信一切都是上天注定的人,在過馬路的時候也會左右看。

這不按照套路出牌的量子讓他總想把問題搞明白,弄清楚背后的原理是什么,于是便決定與量子“糾纏”下去。

潘建偉原本覺得只要在國內做好科研工作,將來去宣傳科研成果就可以了。可是在20世紀90年代,歐美等發達國家先后開展了關于量子實驗的項目,國內關于量子的研究卻遠遠落后。

這讓年少氣盛的潘建偉改變了想法,因為他深刻地明白真的想要在中國把科研工作做好,得先走出去,把好的知識學回來,才能夠跟世界上的好的團隊進行互相的競爭。

而且早在92年小平同志南巡,進一步擴大改革開放,中國經濟得到發展,所以國家對科研的投入有大幅度的增加。這樣一來,更加堅定了潘建偉要科技興國的決心。

為了揭開量子的神秘面紗,學習到更前沿的量子技術。1996年碩士畢業的潘建偉遠赴量子科研的重鎮——奧地利因斯布魯克大學攻讀博士學位,師從量子實驗研究的世界級大師塞林格。

與量子的“糾纏”

師徒初次見面,塞林格便問他:“你的夢想是什么?”

人還是要有夢想的,萬一實現了呢?

實驗量子物理的前沿領域,給本身是理論物理專業的潘建偉帶來新的挑戰。讀博期間,為了可以更好地做好研究工作,他幾乎每天都泡在實驗室里。

而隨著研究的不斷深入,證明愛因斯坦是錯的,量子力學具有正確性。這次,潘建偉沒有盲從“偶像”,而是勇敢地走出權威認識的誤區。

沒有永遠的真理,只有不斷的實踐。

而為了能夠讓更多的科研人才進入量子領域每年一到假期,他便會回到中科大里講學,分享關于量子信息領域的前沿資訊以及發展建議。

1997-1998年,作為學生參加了他的奧地利老師塞林格教授首次成功實現的量子態隱形傳送以及糾纏態交換。

1999年,獲維也納大學博士學位,并留在塞林格組從事博士后研究,先后任博士后和高級研究員并擔任Co-PI。

2001年,他放棄國外優厚報酬,回國后組建了量子物理和量子信息實驗室。

五年的時間,他實現了當時在奧地利的夢想。

2003年,首次成功地實現了自由量子態的隱形傳送和糾纏態純化以及量子中繼器的成功實驗。

2006年,首次實現了兩光子復合系統量子隱形傳態。

2008年,首次實現了光子比特與原子比特間的量子隱形傳態。

2012年,建成了國際上規模最大的量子通信網絡“合肥城域量子通信試驗示范網絡”。

2014年,建成了“濟南量子通信試驗網”。

自我證明

在這段研究的時間里,有很多質疑的聲音,比如方舟子的文章怒懟。

但潘建偉和他的團隊在質疑聲中頂住壓力,沒有放棄,也沒有花時間與他們糾纏,而是選擇通過一個個實驗一步步自我證明,用更有力的方式回應他們。

終于!2016年8月16日凌晨1時40分,世界首顆量子科學實驗衛星“墨子號”在酒泉衛星發射中心成功發射。

乍眼一看,發射衛星好像沒什么感覺,但是在量子通信中,最大的難點就是實現天地一體化的量子聯通。這就好比在一萬米的高空,往地面上的一個存錢罐里頭扔硬幣,需要準確的將硬幣扔進存儲罐的狹小入口,如果稍有偏差,信息的傳遞便功虧一簣。

而且由于墨子號衛星飛行的速度是每秒八公里,飛過中國上空需要五分鐘,也就是說只有三百秒的時間可供對接。這對墨子號天地一體化實驗系統的精度和速度提出了極高的要求。

2017年9月29日,世界首條量子保密通信干線“京滬干線”正式開通,總長度超過2000公里,沿線一共設置北京、濟南、合肥、上海等32個大大小小的中繼站點。比大家熟悉的京滬高鐵的23個站臺還要多出9個。

結合“京滬干線”和“墨子號”的天地鏈路,成功地實現了洲際量子保密通信,這也標志著中國已經在全球構建出了首個天地一體化廣域量子通信網絡的雛形,向未來實現覆蓋全球的量子保密通信又邁出了堅實的一步。

從出國留學到回國組建團隊,再到“京滬干線”和“墨子號”所取得的成就,潘建偉與量子“糾纏”了23年。

心路歷程

潘建偉堅信與量子的“糾纏”工作,正在催生著的,正是第二次的量子革命。

盡管在量子通信的路上一直飽受爭議,甚至有很多“天方夜譚”“騙局”等質疑的聲音,讓部分團隊成員都不敢相信設想的可行性。但面對這些挑戰,潘建偉和團隊成員還是堅持下來了,通過實驗來自我證明,現在如此,未來也如此。

而這也給他們帶來了不一樣的榮譽。3月22日獲得了由美國頒發的2019年度伍德獎(R. W. Wood Prize)。這是自伍德獎設立40余年來,中國科學家在本土的研究工作首次獲得該獎。

圖|潘建偉獲 2019 年伍德獎

(來源:美國光學學會官網)

他的同事陳增兵教授說,潘建偉很有激情,很會鼓勵大家愉快地工作。作為一位領軍人物,他的眼光獨到,具有前瞻性。 

陸朝陽是潘建偉的博士生。在他眼里,潘老師和藹、親切,第一次見面就留下了深刻的印象。“我本來沒有報他的研究生,和他交談以后,我就修改了志愿。在這個團隊最大的收獲,是學會了如何做科研。”   

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