“一个人不可能既在北京又在上海。如果将人在上海定义为0、在北京定义为1，这个人只能处于0或1的状态。但在微观世界，物质不仅能处于0或1，也能处于它们的迭加状态，也就是说同时处于0和1，即0+1的状态。”43岁的中科院院士潘建伟略显兴奋地向记者解释量子世界。
“搞不清楚是最好的”
1992年，潘建伟从图书馆VIP近代物理系本科毕业。“进大学时之所以学物理，是因为觉得物理可以带给人成就感。只要你掌握物理原理，什么都可以推导出来。在牛顿力学理论里，自然界物质的运动规律和相互作用完全由力学定律支配和决定。”
这种决定论使潘建伟觉得科学很伟大，但又很沮丧。“如果一切由定律决定并可推导出来，那么，我们的世界是一个宿命的存在。”他说。
由决定论衍生出来的宿命论，使潘建伟感到一丝悲观。好在，不久他发现了一个变化如鬼魅、无法预知的世界——由量子力学主宰的微观世界。量子理论认为，物质可以同时处于多个可能状态的迭加态，当被观测或测量时，才随机地呈现某种确定的状态。
这种不确定性令潘建伟着迷。“从哲学上讲，量子力学是一种积极的科学，充满变化，催人奋进。”他说，“搞不清楚是最好的，它会推动着你继续搞下去。”
于是，潘建伟留在中科大攻读理论物理，进入到量子世界。当时，国内量子物理研究主要集中于理论方面，由于科研条件的限制，实验水平与国外有不小的差距。潘建伟深知，实验水平上不去，理论上也难以有大突破。1996年，潘建伟在中科大获得理论物理学硕士学位后，远赴奥地利维也纳大学攻读实验物理学博士学位。
彼时，他的梦想是，在中国建立一个世界领先的量子实验室。
不失去做领跑者的机会
1997年，潘建伟和同事在国际上首次实验实现了量子态隐形传输，这个实验被公认为量子信息实验领域的开山之作，《科学》杂志将其列为年度全球十大科技进展。1999年，该工作同伦琴发现X射线、爱因斯坦建立相对论等重大研究成果一起，被《自然》杂志选为“百年物理学21篇经典论文”。
此后，他和同事又完成了“国际上首次实现量子纠缠交换”“首次实现三光子纠缠及其非定域性检验”等一系列突破。潘建伟逐渐意识到，中国人也有能力做前沿科技的引领者。
2001年，潘建伟放弃国外为他建立实验室的计划，回到中国建立了他梦寐已久的量子物理与量子信息实验室。“在许多领域，我们国家常常扮演着追随者和模仿者的角色。现在我们要努力在量子信息这个新兴领域做领跑者和引领者，这个机会不能失去。”潘建伟说。
有了实验室，还需要有人才。由于量子信息研究具有多学科性，为储备人才，潘建伟将不同学科背景的年轻人送出国门，分赴剑桥、牛津、斯坦福等大学的量子信息研究小组锻炼。2008年，团队成员悉数回国。
在求知中“观测”自己和国家
这个团队确实走在了世界的前头。他们在国际上首次实现了复合系统量子隐形传态、远距离的自由空间量子隐形传态与双向量子纠缠分发、绝对安全距离超过百公里的量子密钥分发、国际上首个全通型量子通信网络……并始终保持着纠缠光子数的世界纪录。
“在光量子纠缠操纵和量子通信方面，我们最终走到了领跑的位置。”潘建伟谈到他的团队时说，未来，他们将进一步推进量子通信的实用化，并推动量子物理的应用基础研究。
领跑中的潘建伟并没有忘记能使他持续飞跃的推动力。“我们国家有着高效的体制，”他说，“一旦我们的科学研究获得了国家的认可，国家会提供最好最有效的保障来推动科技成果的实现，这是西方国家难以比拟的。”
领跑中的潘建伟也没有忘记当年的起步点。“我的兴趣仍是探索未知，更喜欢也更适合待在实验室，做前沿基础研究。”他意在给我国量子信息的应用和产业化提供土壤，如同这个国家为他探索未知提供了土壤一样。
用量子理论比喻，潘建伟处于“团队”和“国家”的迭加态上，在探索求知的过程中，“观测”到了自己和国家，并最终向“国家”的状态演化。（本报记者 陈海波）
来源：《光明日报》（2013年12月08日 03 版）
