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神州在量子通信本事研究开发领域,潘建伟从中国财经大学的切磋运行
2020-04-28 21:47

目前,已经不少科技公司对量子通信这片蓝海摩拳擦掌。科大国盾量子(原安徽量子通信技术有限公司)即是以潘建伟院士团队实用化量子通信技术为基础,由中国科学技术大学发起组建的中国第一家从事量子信息技术产业化的企业。据预测,单就量子加密领域而言,国内现有潜在市场规模就相当可观。

据介绍,今年量子科学实验卫星和京沪干线两大项目如期建成后,将为我国和全球的量子通信发展打开一个更为广阔的全新局面。

量子世界,中国力量走在了前沿!

游走于微观和宏观两个世界,是怎样的一种体验?潘建伟并没有那么多感概,他只是这么一条直线走过来,顺势而为,水到渠成。

潘建伟团队有着明确的科研路线图:通过量子通信研究,从初步实现局域量子通信网络,到实现多横多纵的全球范围量子通信网络,以保证信息传输的绝对安全;通过量子计算研究,为大规模计算难题提供解决方案,实现大数据时代信息的有效挖掘;通过量子精密测量研究,实现新一代定位导航等等。

刻苦攻关,喜讯连连:中国科大牵头承担的量子科学实验卫星将于今年发射,届时可以实现高速星地量子通信,并连接地面城域量子通信网络,初步构建我国广域量子通信体系;千公里光纤量子通信骨干网工程京沪干线项目稳步推进,今年年底前后建成连接北京、上海的高可信、可扩展、军民融合的广域光纤量子通信网络,将推动量子通信技术在国防、政务、金融等领域的应用。

天地一体 创新觉醒

而在此前一个月,英国物理学会评选出的2015年度国际物理学十大突破公布,潘建伟和陆朝阳因首次实现同时量子隐形传输一个基本粒子的两个内秉属性的工作,入选并位列榜首,这也是在中国本土完成的科研工作首次获此荣誉。

成果9次入选两院院士评选的年度十大科技进展新闻,1次入选《自然》杂志评选的年度十大科技亮点,3次入选英国物理学会评选的年度物理学重大进展,3次入选美国物理学会评选的年度物理学重大事件

2012年,潘建伟团队建成了国际上规模最大的量子通信网络合肥城域量子通信试验示范网络,标志着大容量的城域量子通信网络技术已经成熟。该网络包括46个节点,是当时世界上首个规模化量子通信网络;

如果这两件事都做成了,意味着一个雏形的天地一体化的量子通信网络形成了,验证了技术上的可行性。项目首席科学家、中国科技大学常务副校长潘建伟说。

因此,量子物理学诞生的一百多年里,对它的研究始终长盛不衰。但是,在只争朝夕的国际科研竞争的前几十年,一直难以见到中国人的身影。进入21世纪,以面向世界科学前沿领域和国家重大需求凝练科学目标为己任的中国科大,开始进军量子科研前沿的布局。潘建伟从中国科大的研究起步,把人才布局辐射奥地利因斯布鲁克、英国剑桥、德国马普量子光学所2008年,潘建伟带领在德国的团队整体回归中国科大,分布在世界各地的年轻学者也陆续回国,一支由潘建伟领衔、以陈宇翱、陆朝阳、张强、赵博等为代表的世界级研究团队横空出世

中国在量子通信技术研发领域,正在国际上担当 领跑者的角色,而这与潘建伟及其团队的科研贡献成充分的正相关关系。

全球首颗量子科学实验卫星已完成载荷、平台产品研制,正在开展发射星集成测试等工作;量子通信京沪干线项目已完成1554公里主干线光缆勘查和改造,将进行二期现场实施建设记者从中国科学技术大学获悉,该校牵头承担的我国两大量子通信项目进展顺利,将于今年建设完成。

潘建伟以及中国科大研究团队,已经成为引领量子世界的中国力量!

乡音难改的潘建伟说到,也做到了。

在《西游记》里,孙悟空一个筋斗云就能越过十万八千里,几百年后科学家,在微观粒子层面上的实验验证了筋斗云这种超能力的可实现性。利用量子纠缠发展出的量子隐形传态,可以将物质的未知量子态精确传送到遥远地点,就像孙悟空的筋斗云一样,可以实现从A地到B地的瞬间传输。

与基础研究同步,潘建伟团队在试验工程建设上也确立明细的路线图:通过量子通信研究,从初步实现局域量子通信网络,到实现多横多纵的全球范围量子通信网络,以保证信息传输的绝对安全;通过量子计算研究,为大规模计算难题提供解决方案,实现大数据时代信息的有效挖掘;通过量子精密测量研究,实现新一代定位导航

从走出国门的那一天起,潘建伟的美妙人生有了一片新的开阔地,但他从未想过要在海外做过多的停留,出去学习的目的就是,希望有朝一日回来在国内做出一些领先的科研成果。

潘建伟团队的实验就证明了这种可能性:2004年,利用五光子纠缠,团队首次实现了终端开放的、多接收用户的量子隐形传态;2006年,利用六光子纠缠,团队首次实现了两粒子复合系统的量子隐形传态;2015年更是首次实现了多个自由度的量子隐形传态。

2016年初,国家自然科学奖揭晓,中国科学技术大学多光子纠缠及干涉度量团队荣获一等奖。

这本该是一程寂寞而未知的旅途,潘建伟却走出了一条如此稳健而步步为营的径迹。当然,还有他和他的团队那个心灵的契约回国。

在量子物理学诞生的100多年里,全球对它的研究长盛不衰。量子是指微观世界里不可分割的基本个体,比如日常生活中的光,就是由大量光量子组成的。量子有着诸如未知量子态不可复制、量子非定域性等不同于宏观物理世界的奇妙特性,若能掌握这些特性,则有望实现对信息处理能力革命性的突破。

此前一个月,2015年度国际物理学十大突破公布:潘建伟和陆朝阳因首次实现同时量子隐形传输一个基本粒子的两个内秉属性的工作入选,位列榜首。

量子人生 迷之美妙

今年初,以潘建伟、彭承志、陈宇翱、陆朝阳、陈增兵为主要完成人的中科大多光子纠缠及干涉度量团队,获得国家自然科学奖一等奖。

量子有着诸如未知量子态不可复制、量子非定域性等不同于宏观物理世界的奇妙特性,若能掌握这些特性,则有望实现对信息处理能力革命性的突破。如果掌握了量子的叠加性,制造出100个粒子相干操纵的计算机,在某些问题方面的处理能力将会比目前最快的超级计算机天河二号快上百亿亿倍。

一不小心,70年生人的潘建伟成了该奖项史上最年轻的第一完成人。而近20多年如一日的用心,让潘建伟及其团队成为国际量子信息领域数一数二的梦之队。

新华社合肥2月26日电 题:中国科技大学:为量子筋斗云插上腾飞的翅膀

对于中国人井喷般的原创性重大成果,《新科学家》杂志在中国崛起特刊中评价道:潘和他的同事使得中国科学技术大学,和整个中国牢牢地在量子计算的世界地图上占据了一席之地;《自然》杂志在报道该项目团队量子通信研究成果的新闻特稿量子太空竞赛中不吝赞美之词:这标志着中国在量子通信领域的崛起,将领先于欧洲和北美

过一个美妙的人生并不难,美妙人生的关键在于你能迷上什么东西这是刘慈欣在科幻小说里提到的人生观,用以类比潘建伟却毫无违和感,他迷上了量子力学。

而量子科学实验卫星将在国际上首次实现高速星地量子通信,并连接地面的城域量子通信网络,初步构建中国的广域量子通信体系,为2030年建成全球化的量子通信卫星网络奠定基础。

继而,随着2016年7月,由潘建伟担任首席科学家的量子科学实验卫星的发射升空,天地一体化的量子通信实用化的大幕即将开启。

例如量子具有叠加性,如果能制造出100个粒子相干操纵的量子计算机,在某些问题方面的处理能力将会比目前最快的超级计算机天河二号还快百亿亿倍。

不能强求,但我欣慰的是,他们都回来了。

如果我们带着一个保险箱去北京开会,而保险箱的钥匙落在合肥了,在合肥的同事可以通过量子隐形传态将钥匙的每一个特征都精确传送到北京,而在此过程中他并不掌握这把钥匙的任何信息。这在经典世界中是不可想象的。潘建伟说。

在人生成长的道路上,潘建伟遇到不少贵人,小学老师、高中老师、硕士导师他都怀着一颗感恩的心。但这个个子高高,满脸胡子,像一只可爱的熊的Zeilinger教授却是直接把他变成一个合格的科技工作者的那个人,在和他的交往中,我发现他做的很多事,我也是可以企及的,这对我信心的树立非常重要。

据了解,量子保密通信技术基于量子力学原理,能确保两地之间密钥分配的绝对安全性,从而保证通信的绝对安全,在国家安全、金融等信息安全领域有着重大的应用价值和前景。

2001-2008年,在实验室发展的初期间,由于量子信息科学领域是一个日新月异、正在迅速发展的多学科交叉领域,需要各方面的人才和技术,需要与世界上优秀的科研团体合作、学习他们的先进技术和经验。在中科院和中国科大的支持下,潘建伟陆续派遣了很多学生出国深造。他把陆朝阳送到英国剑桥研究量子点光源技术,把张军送往瑞士日内瓦研究单光子探测器,把陈宇翱送往德国慕尼黑研究超冷原子调控技术,此外,还有赵博、张强、包小辉等。

京沪干线项目工程总师、中科大教授陈宇翱介绍,京沪干线是连接北京、上海的高可信、可扩展、军民融合的广域光纤量子通信网络,中间还有合肥、济南等重要节点。其中2012年建成的合肥城域量子通信网,4年来运行良好,通信正确率达到99.6%,超过了目前的移动通信水平。

国务院总理李克强说,创新是引领发展的第一动力。去年11月发布的十三五规划建议中,量子通信与航空发动机、智能制造和机器人、深空深海探测、重点新材料、脑科学、健康保障等领域一起被列为体现国家战略意图的重大科技项目。

量子信息被认为是全球下一代通信和计算机技术的基础性研究,而量子通信是目前理论上唯一被证明无条件安全的通信方式。为了2030年建成全球化的量子通信网络,我国于2011年启动建设全球首颗量子科学实验卫星,2013年启动建设千公里光纤量子通信骨干网工程京沪干线项目。

目前在建的 京沪干线项目即将于2016年6月交付,建成连接北京、济南、合肥、上海等城域网络且全长2000多公里的量子保密通信线路,从而成为全球首个距离最远的广域光纤量子保密通信骨干线路。

据了解,我国能在全球量子通信研究和工程建设领域占得先机,是一大批科研工作者长期努力、勇于创新的结果。

今年,京沪干线开通和量子卫星发射,所有的技术验证和应用示范已经完成,下一步要实实在在把京沪干线的运营起来,让用户使用起来,并在这个过程中,在全国范围布网。潘建伟保守预计,与国家的卫星计划结合,再有10-15年时间,天地一体化的网络就可以形成了。

新华社记者徐海涛

27岁,潘建伟以第二作者参与的首次实验实现量子隐形传态的科研成果入选美国《科学》杂志年度全球十大科技进展;31岁,他回到中国科大建立量子物理和量子信息实验室,最终成为中国在量子信息科技领域赶超国际的科研和人才基地;41岁成为当年中国科学院最年轻院士,42岁获得国际量子通信大奖就在获得国家自然科学一等奖之前,2015年底,由潘建伟、陆朝阳等完成的科研成果多自由度量子隐形传态入选英国物理学会新闻网站《物理世界》评选的2015年度国际物理学领域的十项重大突破并名列榜首。

今年6、7月份,一条连接北京、上海的广域量子通信干线将建成,同时,世界上第一颗量子通信实验卫星也即将在中国发射升空。在潘建伟的设想中,在未来5年到10年的时间里,将有望形成一个天地一体化的全球量子通信网络雏形。在量子通信的支持下,互联网的信息安全保障将得到大幅度加强。

构建这套天地一体化网络,潘建伟团队设计了三步走规划:城域、广域,再到天地一体。

2016年1月8日,在2015年度国家科学技术奖励大会上,中国科学技术大学教授、中国科学院院士潘建伟从中共中央总书记、国家主席、中央军委主席习近平的手中接过奖章,由他带队的科研项目多光子纠缠及干涉度量获得了国家自然科学奖一等奖。

在选择国外博士导师的时候,他本来可以选择带有诺贝尔奖光环的导师,但出于投身量子力学科研一线的执念,他最终选择了当时年富力强的Zeilinger教授:我导师当时活跃在前沿,做的很多事情都富于创新性,而且在很大程度上,因为他后来的研究工作推动了整个量子信息学科的发展。

2013年,济南量子通信试验网建成,该网络包括56个节点、90多个用户,面向完全承载实际应用、量子网络运维和优质的用户体验,是目前世界上最大的城域量子通信网络;

与其说颠覆,不如说是变革。潘建伟团队在基础研究和应用转化上领先的叠加态正让连想象力都难以企及的量子科技从云端走入人们的生活。

大二的时候,被量子叠加搞糊涂了。不知道向难而行算不算科研工作者的一种天赋,但潘建伟无疑是具备的,并因此而成就了让他为之专注一生的研究方向。上大学时,物理学四大力学,他唯独量子力学成绩稍欠,但他并没有择优汰劣,反而将其作为本科论文的攻克题目。

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