中科大量子调控研究团队创造系列“世界首次”

　　“他们使得中国科学技术大学，因而也是整个中国，牢牢地在量子计算的世界地图上占据了一席之地。”英国《新科学家》杂志曾这样评价中国科大潘建伟教授领导的团队。

　　潘建伟的团队是中国科大量子调控领域四个主要团队之一。所谓量子调控，就是通过技术手段去操纵光子、原子、分子等微观粒子的状态和相互作用，利用量子规律认识和改造世界。十多年来，这四个科研团队在量子物理基础检验、量子通信、量子计算、量子模拟、表面单分子的量子调控等方面取得了一系列原始创新成果——

　　在英国《自然》杂志及其子刊、美国《科学》杂志、《物理评论快报》等国际权威学术期刊上发表高水平国际论文400多篇，相关研究成果四次入选欧洲物理学会和美国物理学会评选的年度国际物理学重大进展，九次入选我国两院院士评选的年度“中国十大科技进展新闻”，六次入选科技部评选的年度“中国基础研究十大新闻”……

　　今天我们知道，量子纠缠揭示的量子非定域性是量子力学基本问题中的最重要课题之一，量子纠缠也是量子信息处理的核心资源，多粒子纠缠操纵是量子信息领域的重大挑战和核心任务。可在十多年前，国内对是否开展量子信息研究还有争议，甚至有人认为量子信息是伪科学。而经过十年的努力，潘建伟团队关于多光子纠缠操纵、量子通信、量子隐形传态等方面的系统性创新工作，使得量子信息实验研究成为近年来我国物理学发展最为迅速的方向之一。该团队先后实验实现了四光子、五光子、六光子、八光子以及十比特光子纠缠态，在多光子纠缠的产生、操纵、鉴别及应用方面一直处于国际领先地位。

　　量子通信技术是解决信息安全的根本性手段，具有重大的经济价值和战略意义，其长远目标是实现绝对安全的远距离量子通信。潘建伟团队在量子隐形传态、量子纠缠交换、量子纠缠纯化、量子密码等重要研究方向开展了系统性的创新研究，在国际上实现距离最远的自由空间量子隐形传态、绝对安全距离超过100公里和200公里的诱骗态量子密钥分发等。

　　同时，他们注重与国家重大需求相结合，在量子通信技术的实用化方面也走在了国际前列。2009年，潘建伟团队成功研制出国际上首个全通型量子通信网络和首个城际量子通信网络，该成果很快在新中国成立60周年大庆期间用于构建“量子保密热线”。今年2月，合肥城域量子通信试验示范网、新华社“金融信息量子通信验证网”先后建成开通。为了抢占量子通信领域的制高点，他们提出了利用卫星进行自由空间量子科学实验的科学设想，并制定了实验方案，中科院于2011年正式启动了空间科学战略性先导专项，计划在2015年左右发射量子科学实验卫星。

　　量子调控研究涉及多学科交叉、理论与实验相结合。中国科大侯建国院士与杨金龙教授的联合团队，就是这方面的典范。侯建国负责实验部分的精耕细作，杨金龙负责理论方面的深度掘进，他们带领一批年轻教师和研究生，利用低温超高真空扫描隧道显微镜，巧妙地对吸附于金属表面的钴酞菁分子进行“单分子手术”，成功实现了单分子自旋态的控制。该成果发表在《科学》上，被评为2005年度中国十大科技进展。

　　“学科交叉让志趣相投的人聚到一起，好比是‘物理组合’，相互交流碰撞，往往能产生‘化学反应’，催生一流成果。”中国科大校长侯建国如是说。

　　在国际上首创概率量子克隆原理，首创量子避错编码原理并被实验证实，首次实验验证了新形式的海森堡不确定原理，首次实验实现了开放量子系统动力学行为的调控……，十多年来，中国科大中科院量子信息重点实验室原创成果不断。实验室主任郭光灿院士把原因归结为：敏锐把握学科前沿，提前部署新生力量，看准“潜力股”给予超前支持。

　　“我给年轻人指出大方向，让他们自主开辟具体的研究领域，独立带领科研小组、指导研究生，并千方百计地为他们争取资源、创造条件。”郭光灿说。

　　郭国平是该实验室培养的博士，他研三时提出改做固态物理方面的研究。郭光灿认为很有价值，就支持他到国外进修。学成归来后，郭光灿让当时不到30岁的郭国平负责建立国内首个半导体量子芯片研究组，很快取得了几项阶段性重要成果，引起了国际同行的关注。2009年，年仅32岁的郭国平被学校聘为特聘教授。2011年，科技部启动导向性重大项目，郭国平小组被选中承担“固态量子芯片研究”重大项目。

　　潘建伟领导的团队不仅年轻，而且“阵容豪华”。这支骨干成员多在30多岁的队伍中，有中组部“千人计划”入选者1人，中组部“青年千人计划”、中科院“百人计划”入选者及国家杰出青年科学基金获得者11人。去年入选首批“青年千人计划”的陈宇翱和陆朝阳教授，当时只有30岁和28岁。与美国、德国、英国、奥地利等国际领先水平的研究小组密切合作，有计划地将不同学科背景的优秀年轻人送到对方学习锻炼，是该团队不断取得突破的“法宝”。这些年轻人在国外学到过硬本领后，近年来悉数回国，独当一面，使该团队实力空前壮大。

　　“团队有明确的规划，每个人有明确的目标，国家重视，年轻人机遇多，干劲很足。”潘建伟说。

　　中国科大学术氛围比较宽松，对肩负重要任务的科研人员，在科研经费、发表论文等方面，并没有硬性的考核指标，只是要求3至5年进行一次阶段性的工作汇报，目的是让他们潜心做高水平的原创性工作。

　　“科学家需要的不是简单的管理，而是完善的服务，管理者应把重点放在为他们创造条件、解决困难、营造氛围上。”侯建国说。

　　杜江峰教授是国内最早从事量子计算技术研究的科学家之一。2007年，他申请到了“基于核自旋量子调控的固态量子计算研究”重大科学研究计划项目，并任首席科学家。但是，要开展进一步的创新研究，还需要购置先进的实验设备，杜江峰遇到了困难。这时，学校和微尺度物质科学国家实验室向他伸出了援助之手，拨给和借给他550万元，再加上自己的科研经费，一共800万元，全部用来购置实验设备。

　　短短一年多时间，国内第一个脉冲电子顺磁共振实验平台建成了。2009年，杜江峰和香港中文大学教授刘仁保合作，利用这一实验平台在国际上首次实现了真实固态体系的最优动力学解耦，极大地提高了电子自旋相干时间，并成功厘清各种退相干机制在此类固体体系中的影响。该成果发表在《自然》上，入选2009年度中国十大科技进展。