10月4日，年诺贝尔物理学奖揭晓，法国科学家阿兰阿斯佩(AlainAspect)、美国科学家约翰克劳泽(JohnClauser)、奥地利科学家安东塞林格(AntonZeilinger)获得殊荣，近两天经常与这三个名字一起被媒体提起的还有一个人，他就是中国科学院院士潘建伟，他被认为是距离诺贝尔物理学奖最近的中国人。

这次三位科学家获奖的关键词是量子纠缠。

简单理解，量子纠缠就是两个微观量子在一定条件下，虽然天各一方，但是其中一个量子状态发生改变，另一个的状态也会瞬时发生相应改变的现象。

量子纠缠是量子力学中最具争议的问题之一，而三位科学家的最重要贡献是分别用不同的实验方法验证了量子纠缠理论的正确。

其实早在上世纪80年代，相关实验已经完成，之所以诺奖直到今天才奖励量子力学，一个重要原因是源自中国的两项重要应用场景的推动：一个是年中国“墨子号”量子科学卫星的发射，另一个是年中国“九章”量子计算机的出现。前者将使未来人类通信实现绝对安全，在国防、金融、商业、民生等领域应用广泛，后者则可以在几秒内完成如今计算机上百年才能完成的运算量，在新药研发、应对气候变化、汽车无人驾驶等领域将大显身手。

量子时代正在加速到来，人类将经历一场全面的革新。

而“墨子号”与“九章”的总设计师就是潘建伟。

此次获得诺奖的安东塞林格教授是潘建伟的博士生导师，颁奖委员会提到的安东塞林格的研究工作，潘建伟是最主要的参与者之一。当年，塞林格曾反复做潘建伟的工作，让他留在国外，还有不少西方国家同时抛出橄榄枝，而潘建伟的回答是，“我热爱科学，但更爱我的祖国！”

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01

为中国科学家的贡献自豪

10月4日下午，潘建伟团队的“墨子号”在诺贝尔物理学奖公布的过程中出现在PPT上。颁奖委员会提到的安东塞林格四篇量子通信实验文章中，潘建伟是其中两篇文章的第一作者，两篇文章的第二作者。同时，颁奖委员会还提到另外三篇文章，而这三篇文章都是以潘建伟为首的中国科学家独立开展的研究工作。

潘建伟在颁奖当晚的一场线上直播中表示，他对于本次诺奖感到非常高兴和开心。三位科学家早在年获得沃尔夫物理学奖的时候，这个领域还处于实验室阶段，很难从实验室走出去。如今获得诺奖，一方面很高兴，一方面对他们来说也是一个迟到的荣誉。

在这个过程中，我们感到非常骄傲。比如我导师做的前面的一些奠基性实验，我自己也是主要贡献者之一，后面也提到了很多我们中国科学家的工作，推动整个领域发展，所以我也感觉非常开心，非常自豪。潘建伟表示。

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02

立志在中国建立一流实验室

年，潘建伟出生于浙江省东阳市的一个小村庄，虽然出生于农村，但一直都是“别人家的孩子”，学习成绩十分优异。年，潘建伟考入中国科学技术大学，在选择学习数学还是物理专业时，他的中学老师韦国清告诉他，数学完全靠自由思想的创造，在很大程度上像是智力游戏，而你感受鲜活、对事物敏感、善于发现规律，更适合学习物理，潘建伟听从了老师的建议。

开学第一天，他读到了《爱因斯坦文集》的自序。他说：“那是一种天籁，量子力学所预言的种种奇特现象，以及量子力学诞生一百年来对人类物质文明进步所带来的巨大变革，使我一下子迷上了量子物理。”一篇文章改变了潘建伟，探究量子世界的各种奇妙现象成了他终生要奋斗的目标。他曾经对中科大的老校长朱清时说：“只要什么时候能把为何会有量子纠缠搞明白，我马上就可以死，没有问题。但现在还搞不清楚，我就想活得长一点，我想把它搞明白。

潘建伟大学时代的宿舍墙上贴着爱因斯坦的照片，人家问他最崇拜谁，他毫不犹豫地说是爱因斯坦。年，26岁的潘建伟赴奥地利维也纳大学攻读博士学位，起初选的导师是一位诺奖得主，但最终改选了这位诺奖得主的弟子安东塞林格教授。

潘建伟的博士生导师安东塞林格教授

塞林格当时只是一位普通教授，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。他对爸爸说，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。他知道导师正在做什么，也知道自己想要学什么。

第一次见到塞林格，潘建伟就被坐在椅子上的导师仰头问到“有什么梦想”，而他的回答是“在中国建立一个世界一流的量子实验室”。刚进塞林格教授门下攻读博士学位，他就一直在脑海里酝酿着一个对量子态进行隐形传输的实验方案，当发现另一个小组正在准备这个实验时，潘建伟主动请缨加入该实验组。

年，该小组便在Nature上发表了一篇题为《实验量子隐形传态》（Experimentalquantumteleportation）的论文，当时，27岁的潘建伟正是第二作者。这篇论文被《科学》杂志评为年度全球十大科技进展，还和“爱因斯坦建立相对论”一起，被《自然》杂志选为：“百年物理学21篇经典论文”。这21篇论文中，前20篇都已拿到诺奖，这是第21篇，今年也拿到了诺奖。

师从塞林格多年，潘建伟对导师的前瞻性科学眼光十分佩服，早在年，塞林格就牵头了欧盟启动的第一个量子信息项目，而当时这个领域在全球还没有得到广泛认可。

与此同时，塞林格对于学生意愿的尊重，以及循循善诱，都让潘建伟难以忘怀。他记得，有一天深夜十一点，他还在实验室工作，塞林格就走进来与他聊天。

潘建伟与安东塞林格合影

“为什么工作到这么晚？”塞林格问道。“我是在为你工作呀！”潘建伟半开玩笑地回答。没想到，塞林格非常认真地说：“不，你是在为你自己工作！”接下来，他和潘建伟聊了半个小时，告诉潘建伟，“按照自己的兴趣工作，才会有很强的能动性”。

所以，塞林格总是喜欢按照学生的意愿，将他们引向成功之路。“一般来说，导师不太会支持做理论的学生去做实验，但塞林格却对我的实验想法很支持。正是他的这种支持，让我从学理论物理的研究生变成了实验物理学家。”潘建伟说，无论从事理论研究还是实验，塞林格永远都鼓励学生“tobethefirst”（争做第一），因为在科学界永远“只有第一，没有第二”。

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03

热爱科学，但更热爱祖国

在国外留学时，潘建伟观看了一部纪念“两弹一星”功勋的纪录片。看到我国著名力学家郭永怀乘坐的飞机因故失事，在生命的最后一刻，和秘书二人紧紧抱在一起，将装着热核导弹绝密资料的公文包完整保全了下来，潘建伟泪流满面，他下定决心，“一定要回国去。”

年，潘建伟博士毕业，面对这位量子领域的科研新星，西方不少国家向潘建伟抛去橄榄枝，但他始终牢记着自己的初心。

塞林格教授也反复做他的工作，要他留在自己身边：“潘，你回国连个实验室都没有，也没有学术氛围，在这里你很快就会成为世界顶级的科学家。”潘建伟拒绝了教授的好意：“您还记得我们第一次见面时我说的话吗？该是我兑现诺言的时候了。”看到潘建伟如此坚决，塞林格不解地摇着头说：“年轻人，你太任性了，你会后悔的。”

年底，潘建伟回到母校中国科学技术大学组建量子力学实验室，归国之初，面对幼小的女儿提出“为什么要回国？”的问题时，他坚定地说：“我们是中国人，要为祖国做点事！”中科院和中科大及时给了他“输血式”的支持，两家共给他提供了万元的研究经费。

潘建伟在中国科学技术大学工作

当时，国内的研究水平和人才储备都很薄弱，潘建伟不得不像“候鸟”一样，一边回到欧洲继续从事合作研究，一边指导国内的研究生建立实验室。

潘建伟当了七年的“搬运工”，上演了“乾坤大挪移”，一点点将德国海德堡大学的实验室，搬回中科大，“搬家清单”足足列了页，大到激光器，小到12毫米的镜片，全部搬回了国内！

年，全世界只有三家科研小组，实现了“诱骗态”量子密钥分发实验：美国洛斯阿拉莫斯国家实验室，欧洲慕尼黑维也纳大学联合小组，还有后来居上的中国潘建伟小组！

年，在完成了充分的技术积累和人才储备后，潘建伟辞去了海德堡大学的教职，全职回国。同时将在国外的实验装置陆续搬回中科大。

德国一家媒体记者采访他，“为什么回去？”他说：“我热爱科学，但更热爱我的祖国。”

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04

“墨子”升空，未来通信更安全

潘建伟不仅自己回来，还从国外引进了10余位优秀科研人才到中科大。

“希望你们努力学习，早日归来，为民族复兴作出贡献！”潘建伟团队成员陆朝阳的手机里，至今仍保存着这条13年前老师发给他的短信。年的一天，潘建伟在北京参观完“复兴之路”主题展后，给大洋彼岸的学生们分别发去了短信。当时，陆朝阳正在英国剑桥大学从事固态量子光学的研究。

年初，在完成博士论文答辩的同时，陆朝阳入选了比例仅有1%的剑桥大学丘吉尔学院的研究员，但他毅然决定回国。“潘老师的爱国情怀，打动着弟子们的心。”陆朝阳坦言，他们出国深造的弟子与老师有一个“君子之约”，学成之后立马回归，报效国家。回国后，陆朝阳成为潘建伟最得力的科研助手，有“量子鬼才”之称。

陆朝阳与潘建伟合照

从此，中科大的量子物理实验室常常灯火通明，潘建伟和他的团队每天工作15个小时以上，通宵工作更是家常便饭，一项项科研成果不断涌现。

年底，潘建伟在合肥建立世界上首个光子电话网，在接下来的3年里，他又建成了国际上规模最大的量子通信网络。年年底，潘建伟团队的量子通信装备在北京投入常态运行，为国家重要政治活动提供了信息安全保障。

年8月16日1时40分，中国在酒泉卫星发射中心，用长征二号运载火箭成功发射了世界首颗量子科学实验卫星“墨子号”。在现场观摩的潘建伟和团队成员紧紧相拥，流下了激动的泪水。这意味着我国在量子物理这个可以打开人类未来新世界大门的尖端学科中站到了最前沿，量子卫星将让中国在防御黑客方面走在世界前列。

“墨子号”量子科学实验卫星在酒泉卫星发射中心升空

“现在看发射录像感觉很轻松，但其实在发射前30秒，我一直双手合十，希望卫星能成功进入太空。”潘建伟给这颗卫星取名“墨子号”，是因为墨子是中国历史上的“科圣”，潘建伟想告诉大家，中国人一样可以做好科研。“以墨子命名，可以彰显我们的文化自信。”

量子通信是基于量子物理学的基本原理，克服了经典加密技术内在的安全隐患，是迄今为止唯一被严格证明是无条件安全的通信方式，可以从根本上解决国防、金融、政务、商业等领域的信息安全问题。

“墨子号”正是在这种大背景下应运而生。

潘建伟手持“墨子号”模型

年底，《华尔街日报》发表的文章说：在沉寂了年之后，“墨子号”的升空，表明中国发誓要回到发明创新之巅。

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05

量子计算正从“玩具”变“工具”

量子通信之外，量子技术的第二个主要应用场景是量子计算机。

年12月4日，潘建伟团队构建的76个光子的量子计算原型机“九章”问世。同一天，国际学术期刊《科学》发表了这一成果，“这是一个最先进的实验室的一个重大成就”，审稿人如此评价。

有多重大？答案是：这一突破使我国成为全球第二个实现“量子优越性”的国家。

所谓“量子优越性”，即对于特定任务，量子计算机可以解决，而现存的任何经典计算机运用任何已知算法，都不能在一个可接受的时间内完成。

有多“优越”？“九章”对于处理高斯玻色取样（一种用来展示量子优越性的特定计算任务）的速度比世界最快的日本超级计算机“富岳”快万亿倍，也就是说，当求解万个样本的高斯玻色取样时，“九章”需秒，而世界最快的超级计算机“富岳”需6亿年。同时，“九章”克服了谷歌量子计算机“悬铃木”的漏洞。“‘九章’使得我国第一次进入国际量子计算第一方阵。

“九章”量子计算原型机

更值得骄傲的是，“九章”构建后不到一年，年10月，“九章”的升级版“九章二号”成功构建，再次刷新国际光量子操纵的技术水平，其处理特定问题比目前全球最快的超级计算机快亿亿亿倍。

加上年10月潘建伟团队发布的超导量子计算机“祖冲之二号”，这一系列令人瞩目的成果，标志着我国已成为世界上唯一一个在超导和光量子两个“赛道”上达到“量子优越性”里程碑的国家。

“‘九章二号’和‘祖冲之二号’的诞生，像一对双子星，照亮了量子应用更广阔的前程。”潘建伟说。

作为潘建伟的博士生导师，在评价中国近年来在量子技术方面的研究成果时，塞林格曾对其给予高度赞赏。他表示：“潘建伟与他的团队建立起来的成就令人瞩目。”

虽然“九章”和“祖冲之”都实现了量子优越性，但都是在特定计算任务中实现的，目前的量子计算机还无法在我们日常通用的计算方面达成量子优越性。

国际学术界公认的量子计算发展有几个里程碑阶段——第一个里程碑是实现量子计算优越性，即量子计算机对特定问题的计算能力超越超级计算机，目前“九章”和“祖冲之”就处于这一阶段，潘建伟坦言，“现在的量子计算原型机更像是一个玩具，只能在玩某一个游戏方面击败经典计算机，它的重要意义在于，证明了量子计算机是可以超越经典计算机的。”

第二个里程碑是实现专用量子模拟机，这一阶段的量子计算机将可以解决部分超级计算机无法胜任的实用问题，例如新材料设计、优化算法等。“到那个时候，量子计算机才真正开始有用，变成一个工具。”这是未来五到十年潘建伟给自己定下的重要目标。

第三个里程碑是实现可编程的通用量子计算机，这就和我们现在观念中的计算机差不多了，可以用来快速解决很多问题。不过，由于技术上的巨大挑战，何时实现通用量子计算机尚不明确，学术界一般认为还需要20年甚至更长的时间。

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06

与诺贝尔奖擦肩而过

为什么取得一系列可喜成绩的潘建伟没有获得诺奖？不少业界人士认为，潘建伟的工作更多的是倾向于应用，比起应用科学，诺贝尔奖更偏爱基础科学。

当然，也有人认为，潘建伟的工作促进了三位科学家的获奖，诺贝尔奖向来是非常谨慎的，对只是基础方面研究，但缺乏有效的实验证据和实际应用前景的不会轻易发奖，或许正是因为有“墨子号”及“九章”的出现，让很多人看到了量子通信、量子计算的巨大前景，三位科学家才能获得今年的诺贝尔物理学奖。

诺贝尔奖固然重要，但并不代表一切，在诺奖的光圈之外，潘建伟带领自己祖国在量子科技领域实现“弯道超越”的经历不也同样熠熠发光吗？

编辑

忻聖淇

综合

新闻联播、科技日报、人民资讯、参考网、澎湃新闻、瞭望新闻周刊等

原标题：《深读

诺贝尔奖背后，一位中国科学家的“量子”强国梦》