
潘建伟委员在“委员通道”上说:“关键核心技术是要不来、等不来的。我们要坚定信心,自主创新,把卡点转化为发展的支点。”
3月4日下午,全国政协委员、中国科学院院士潘建伟走上全国政协十四届四次会议首场“委员通道”,为中外记者讲述中国量子科技事业的发展与展望,一个个惊人的数字,一项项辉煌的成就,让记者们惊叹不已。
其实,还有一项有关量子的科技成果潘建伟没有谈及。一个月前,他带领团队在《自然》杂志发表重磅论文,突破了量子中继“时间瓶颈”:550毫秒的纠缠存活时间首次超越450毫秒的纠缠生成时间。这一突破是我国在量子通信与量子网络领域继“墨子号”量子卫星之后取得的又一里程碑式成果,标志着基于量子纠缠的光纤量子网络正在从理论构想走向现实可能。
“当量子纠缠的‘寿命’第一次超过它的‘生成时间’,可扩展的量子网络终于成为可能。”潘建伟介绍道。
量子科技常常让人觉得非常玄妙,但潘建伟对这一成果的阐释却相当“接地气”——量子信息科学的终极梦想,是构建像今天的互联网一样覆盖全球的“量子网络”。量子纠缠是量子网络中信息交互的桥梁,但有个致命问题:纠缠光子在光纤里跑不远,量子网络的范围会严重受限。为了解决这一问题,科学家想出了“量子中继”的招:把长距离拆成短段,通过“纠缠交换”像接力赛一样将每一段纠缠连接起来,从而实现量子纠缠的远距离传输。虽然原理可行,但近30年来量子中继的实现一直面临着一个重大技术挑战:量子纠缠的存活时间远远短于产生纠缠需要的时间,两段相邻的纠缠难以确定性地同时存在,导致无法有效连接纠缠,这就像接力的运动员还没来得及上场,前一个运动员就体力不支退场了。
“我们的突破,就是让纠缠‘活’得更久。这100毫秒,是量子中继的‘及格线’。从此,第一对纠缠生成后,能安安稳稳等下一对来‘交接班’,接力链终于能扣上了。”潘建伟谈道。
为了这100毫秒,潘建伟和团队翻越了量子纠缠“记不住”、量子信号“传不远”、远距离光子“对不准”三座“大山”,付出了常人无法想象的艰辛。
最让潘建伟感动的,是团队里年轻人的毅力。论文里“超过400小时数据采集”“40.5万次实验轮次”的背后,是他们连续3个月24小时不间断的坚守。
“为了保证极高的安全性验证,年轻人排着班、日夜颠倒地死死守着机器。中途,实验室不仅经历过两次突发的空调损坏故障,还遭遇修路的大型施工机械带来的异常噪声,让原本就对声音震动极其敏感的量子系统雪上加霜。每一次环境异常引起的数据波动,大家都得第一时间冲上去抢修、重新校准。”潘建伟说。
正是这股咬碎了牙往肚里咽的毅力,支撑团队熬过了最难的日子,通过发展长寿命囚禁离子量子存储器、高效率离子—光子通信接口及高保真度单光子纠缠协议等关键技术,最终翻越了三座“大山”,取得了量子通信与量子网络领域的这一里程碑式进展。
“路还长,但至少我们知道了,这条路能走通。”潘建伟说。在他看来,要想让量子科技不再只是少数精英的舞台,而是成为像电力、互联网一样的泛在基础设施,就要把着力点放在“接力”两个字上。
“需要基础研究继续深耕无人区,需要工程化团队把指标从‘能演示’做到‘能应用’,需要产业界有耐心把长周期、高风险变成可规模化的市场,需要政策持续给出确定性,更需要年轻人把‘量子’当成职业方向而不是科普段子。”潘建伟直言。
在今年的除夕夜,潘建伟在总台春晚合肥分会场手持墨子号模型发出铿锵宣言:“量子的未来,就在我们手中。”在采访的最后,他寄语热爱物理的青少年:兴趣是最好的老师,要遵从自己的内心,从容一点,坚持下去。