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潘建伟与第一颗量子卫星

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英国《自然》杂志网站近日公布了其评出的2016年产生重大影响的科学事件,除了首次探测到引力波、人机围棋大战等重大进展外,中国在航天、气候变化以及基因技术领域取得的多项重要成果也被《自然》杂志评为具有重大影响的事件,与以往相比呈增多趋势。

2016年8月16日,“墨子”号量子试验卫星成功升空,旨在测试将安全量子通信扩展到太空的方法,这是我国发射的第一颗量子卫星,我国也随即成为全球首个实现卫星和地面量子通信的国家。我国从量子通信领域的追随者到领军者,“墨子”号首席科学家、中国科学院院士潘建伟功不可没,潘建伟目前在中国科学技术大学任常务副校长。

潘建伟曾留学量子力学的研究重镇奥地利,随茵斯布鲁克大学教授蔡林格攻读博士学位,后又在德国海德堡大学从事量子存储的合作研究。“要让我们中国的实验室成为‘百年老店’,需要不同学科背景的年轻人才!”潘建伟很早就意识到这一点。在他回国之初,国内量子信息领域的人才储备极为薄弱,于是他一面在国内招收研究生和博士后,一面选派学生到国际先进小组学习,为中国完成了人才和技术的原始积累。如今,以彭承志、陈宇翱、陆朝阳等为代表的一批青年学者组成了强大的研究团队。

潘建伟量子信息研究团队与美国斯坦福大学、英国剑桥大学、德国马普量子光学研究所和海德堡大学、奥地利维也纳大学和茵斯布鲁克大学、瑞士日内瓦大学等国际知名科研机构开展了广泛的国际合作。

“墨子”号卫星项目也吸引了潘建伟的导师蔡林格教授的参与。“在中国把实验都做完之后,会在卫星飞过北京上空时,在卫星和北京之间建立量子密钥分发。卫星飞越维也纳上空的时候,进行卫星和维也纳之间的密钥分发,这样就能探索维也纳和北京之间进行无条件安全通信的可能性。加密完之后我们通过公共途径请世界各地的科学家们来破解。因为同时有好几个其他国家,也都希望这个项目能够向他们开放,我们也乐于和他们一起开展相关合作研究。”

“在量子通信领域,中国用了不到十年的时间,由一个不起眼的国家发展成为现在的世界劲旅,将领先于欧洲和北美。”这是英国《自然》杂志对潘建伟团队研究成果的评价。

“我们要通过量子通信研究,实现多横多纵的全球范围量子通信网络;通过量子计算研究,通过10-15年构建新一代量子计算机,量子模拟将达到当今世界最快的超级计算机的水平,实现大数据时代信息的有效挖掘;通过量子精密测量研究,实现新一代自主导航、医学检验、引力波探测……”潘建伟对量子研究如何走向应用充满期待。

量子计算机的研制是量子研究的另一个重要领域。美国IBM和微软都投巨资研发量子计算;欧盟委员会在2016年5月17日荷兰举办的欧洲量子会议上发布《量子宣言》,宣布将支持一项十亿欧元的量子技术旗舰计划,《量子宣言》对量子计算机的研制做出了详细部署,计划5年内发展处量子计算机新算法。

中国科学院院士、中科院国家数学与交叉科学中心主任郭雷曾说:“量子计算机的研制已经列入世界高新技术的战略制高点,成为科技强国崛起的重中之重。量子计算机必将掀起一场划时代革命,一旦人类掌握这种运算工具,人类文明将会发展到一个崭新时代。”(文/张晓)

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