中國科學院院士潘建偉：

“杰青”四年為中國量子技術(shù)筑牢根基

  在中國，提到“量子通信”，必然會提到一個名字——中國科學院院士、中國科學技術(shù)大學教授潘建偉。

  早在21世紀初，潘建偉就已經(jīng)在心里設(shè)計出一張中國量子技術(shù)發(fā)展的“規(guī)劃圖”：從初步實現(xiàn)局域的量子通信網(wǎng)絡(luò)，到實現(xiàn)天地一體的全球范圍量子通信網(wǎng)絡(luò)，大幅提升信息傳輸?shù)陌踩裕煌ㄟ^量子計算研究，實現(xiàn)大數(shù)據(jù)時代信息的有效挖掘；通過量子精密測量研究，實現(xiàn)更精確的定位導航、醫(yī)學檢測和引力波探測等……

  他要做的，就是一步步攻克這張“規(guī)劃圖”上的各個技術(shù)難點，把中國量子技術(shù)的“大廈”蓋起來。而杰青項目支持他筑牢了大廈的基座。

 

“很大的自由度”

 

  2008年，潘建偉結(jié)束了在德國的合作研究，回到中國科學技術(shù)大學工作。當時，他已經(jīng)得知自然科學基金委設(shè)立了杰青項目。

  杰青項目于1994年由國務(wù)院批準設(shè)立，經(jīng)過幾年發(fā)展日漸成熟，成為我國高端人才資助計劃的引領(lǐng)者。潘建偉知道，對于國內(nèi)青年學者來說，杰青項目帶來的遠不止一種光環(huán)。

  “國內(nèi)科研項目大都要求課題有非常明確的科學目標，申請人必須證明自己能夠很好地完成項目設(shè)定目標才能獲得支持，但杰青項目不同，它是選人的，是在基礎(chǔ)研究領(lǐng)域選拔取得過較好科研成績的青年學者，給他們很大的自由度，讓他們可以自主選擇研究方向。”潘建偉說。

  2009年，在學校的支持下，潘建偉向自然科學基金委提交了杰青項目申請。

  當時，潘建偉團隊已經(jīng)在安徽合肥建立了世界上第一個光量子電話網(wǎng)，實現(xiàn)了“一次一密”加密方式的實時網(wǎng)絡(luò)通話。潘建偉團隊也已經(jīng)獲得了多方面的項目支持。

  答辯時，一位評審人問他：“你已經(jīng)有那么多項目，為什么還來申請杰青項目？”

  潘建偉回答：“我的項目都是目標特別確定的科研項目。但是，我想做一些自己感興趣的、風險較高、不確定性大的課題，目前還沒有相應(yīng)的經(jīng)費能支持我做這樣的工作。”

  潘建偉的項目申請書中，確實有很多內(nèi)容具有較大的不確定性。

  早在2001年，潘建偉就已經(jīng)在國內(nèi)開展過一些量子信息科學方向的研究工作。2003年，他發(fā)現(xiàn)，量子信息處理特別是光量子信息處理過程中，有一個對遠距離量子通信比較重要的問題始終沒有得到解決——光量子的信息存儲。

  “如果不能存儲，一邊的光子飛出來時，另一邊的光子沒有飛出來，它們就碰不到一起，便難以實現(xiàn)多光子糾纏。而最好的方式是先將光子全都存下來，然后讓它們同時飛出來，這樣就能夠進行多光子干涉糾纏了。”潘建偉解釋說。

  說起來簡單，做起來難。為了學習和發(fā)展量子存儲技術(shù)，2003年，潘建偉赴德開展合作研究。直到2008年他帶著團隊集體回國時，國內(nèi)外依然沒有解決冷原子量子存儲技術(shù)最核心的問題——把糾纏光源里發(fā)射出的光子儲存到冷原子存儲器中。

  因此，潘建偉在其杰青項目申請書中，著重寫的一個研究方向就是要破解這項難題。至于是否能在短期內(nèi)做成，他并沒有十足的把握。

  此外，在這份申請書中，他還寫了另外兩個同樣具有高度不確定性的研究課題：一是克服大氣對光子造成的損耗，二是利用量子中繼實現(xiàn)遠距離量子通信。

 

“不會過于在乎短期結(jié)果”

 

  當時，無論是國內(nèi)還是國外，都沒有一位研究者敢保證潘建偉申請書上的目標一定能實現(xiàn)。

  但潘建偉憑借以往的技術(shù)積累和對未來科研方向的思考，依然打動了評委。

  “我們當時思考的是利用光纖做一個城域網(wǎng)，利用量子中繼把兩個城市之間的網(wǎng)絡(luò)結(jié)合在一起，利用量子衛(wèi)星實現(xiàn)遠距離量子通信。將這三個結(jié)合在一起，就可以做一個全球化的量子通信網(wǎng)絡(luò)。”潘建偉說。

  這是一張頗具雄心的“規(guī)劃圖”。2009年，潘建偉如愿獲得杰青項目支持，項目執(zhí)行期為2010年至2013年，共4年。

  杰青項目的4年，對于潘建偉來說是自由而專注的4年。“管理者并不會過于在乎短期結(jié)果。”潘建偉說。

  4年里，項目成果沒有達到潘建偉最希望達到的“成功”：他們完成了自由空間量子通信的地面實驗，但只是證明了用量子衛(wèi)星開展遠距離量子通信的可行性；冷原子量子儲存的性能有了大幅提升，但還不足以支持遠距離量子通信。

  在項目結(jié)束的數(shù)年后，以杰青項目成果為基礎(chǔ)的系列前沿成果終于以一鳴驚人的方式轟動全球。

  2016年，潘建偉團隊牽頭研制并成功發(fā)射了國際上首顆量子科學實驗衛(wèi)星“墨子號”。

  2020年，通過發(fā)展高亮度光與原子糾纏源、低噪高效單光子頻率轉(zhuǎn)換技術(shù)和遠程單光子精密干涉技術(shù)，潘建偉團隊成功將相距50公里光纖的兩個量子存儲器糾纏起來，為構(gòu)建基于量子中繼的量子網(wǎng)絡(luò)奠定了基礎(chǔ)。

  同年，潘建偉團隊構(gòu)建了76個光子的量子計算原型機“九章”，處理高斯玻色取樣問題的速度比當時最快的超級計算機快100萬億倍，使中國成為全球第二個實現(xiàn)“量子計算優(yōu)越性”的國家。

  此后，潘建偉又帶領(lǐng)團隊建成了國際上首條量子保密通信骨干網(wǎng)“京滬干線”；構(gòu)建了首個空地一體的廣域量子保密通信網(wǎng)絡(luò)雛形，使我國量子通信的實驗研究和應(yīng)用研究處于國際領(lǐng)先水平……

  “杰青項目對量子計算、量子中繼、量子衛(wèi)星的突破都起到了非常好的支持作用。”潘建偉說。

 

選一條適合自己的賽道

 

  作為團隊負責人，潘建偉會鼓勵身邊的青年科研人員申請杰青項目等科研項目。他認為，杰青項目與其他人才計劃有很大不同，除了榮譽感，更有對科研人員自由探索的支持。

  不過，近年來，由于一些人才計劃和項目在執(zhí)行過程中被賦予過多與其政策目的和定位不相干的利益，各類弊端不斷顯現(xiàn)，迫使科研人員將大量時間和精力投入各種人才類計劃或人才類科研項目的申請中，造成了科研圈的“內(nèi)卷”。

  在潘建偉看來，這與科研人員所在高校、科研機構(gòu)的評價體系有關(guān)。他建議，高校和科研機構(gòu)的評價方式應(yīng)當更靈活，讓科研人員的研究水平得到更專業(yè)的評估，讓沒申請到或不愿意申請人才類計劃或人才類科研項目的科研人員能得到與他們科研水平相匹配的待遇。

  潘建偉認為，“十幾年之前，人才類計劃或人才類科研項目對于評價人才及其所在機構(gòu)或?qū)W校來說，可能是一個比較好的標準。隨著國家科技水平的發(fā)展，評價指標也需要做出相應(yīng)調(diào)整。當前，國家已經(jīng)做了很多改革，例如，幾種人才類計劃或人才類科研項目只能承擔一個。這樣的改革效果是很好的。”

  此外，對于青年人抱怨科研圈“內(nèi)卷”問題，潘建偉認為，“內(nèi)卷”緣于所有人都在同一條賽道上競爭。

  第一種“內(nèi)卷”出現(xiàn)在人才培養(yǎng)環(huán)節(jié)。“大家都去讀博士，很多非常重要的崗位反倒沒有人做。這與我們的傳統(tǒng)文化有關(guān)，‘萬般皆下品，唯有讀書高’。”潘建偉說。

  第二種“內(nèi)卷”出現(xiàn)在職業(yè)晉升環(huán)節(jié)。“我在美國海德堡大學工作時，發(fā)現(xiàn)了一個有趣的現(xiàn)象，大學的教授數(shù)量并不多，多的是技術(shù)人員。技術(shù)人員的收入不比教授和科研人員低，他們做的那些精密機械加工等工作，教授是做不了的。技術(shù)人員服務(wù)完我們的科研項目后，學校也允許他們?yōu)樯鐣峁┓⻊?wù)，所以他們能夠掙到一些額外收入。但是，在國內(nèi)，大家都想評教授，就連技術(shù)人員也想評教授。這條路線就不對了。”潘建偉說。

  盡管“內(nèi)卷”有其不合理性，但潘建偉認為，“卷”是一種“必然”。“既然你將科研作為職業(yè)生涯，那么競爭是必然的。”潘建偉說。

  潘建偉為科研圈里的青年人提出了兩條建議。

  一是選擇自己感興趣的領(lǐng)域，“做一件事情，要有自己的興趣。有興趣就會有耐心，就能夠長期堅持下去”。

  二是選擇一個新興領(lǐng)域和在該領(lǐng)域活躍的導師，“進入一個新興領(lǐng)域，是避免‘卷’的一個比較好的方式，因為該領(lǐng)域長滿了科學的果子，研究者又不太多，跳一跳就能夠得到。選導師時不要只看老師或?qū)W校的名氣，而是要選擇在學術(shù)圈里更活躍的老師，因為新興學科一定處在活躍期”。

  對于杰青項目的未來發(fā)展，潘建偉則一直有一個“不卷”的期盼：“我期盼著有一天杰青項目可以給做得好的項目獲得者延長支持期限，讓他們的創(chuàng)新工作可以持續(xù)進行下去。”■