量子信息技术：作为量子物理和信息科学的交叉科学，量子信息技术用革命性方式对信息进行编码存储传输和操控，提高计算的速度，在确保信息安全和增大信息容量等方面突破经典物理的限制。如今的量子信息处理，基础研究和应用研究并行发展，有若干方向已经初步实现了实用化。量子信息科学带来的不仅是概念上的创新，更是对系统信息处理的技术革命。
师徒同获奖
前不久，一条消息引起了大家的关注：因为在光与冷原子的量子操纵领域中的杰出贡献，中国科学技术大学教授陈宇翱获得2013年度菲涅尔奖。
“获奖的瞬间很美妙，但科研是细水长流的过程，需要持久不懈的努力来维持，我很喜欢我现在从事的工作，兴趣始终是科学家一直能够坚持的最大动力。”陈宇翱在解释他的研究领域时说，“我们现在研究的光子和冷原子物理体系，具有天然有机的互补性。光子作为信息的载体，是最好的载体，而用超冷原子相互作用，把他们结合起来，可以实现大尺度的量子通信。”
由欧洲物理学会设立的菲涅尔奖，以19世纪著名科学家菲涅尔命名，是该学会授予量子电子学和量子光学领域青年科学家的最高荣誉。该奖每两年颁发一次，每次奖励两名35岁以下的青年科学家，基础研究和应用研究领域各一名。陈宇翱是获此奖项的第二位华人科学家，而上一位华人获奖者正是他的导师——中国科学院院士、中国科学技术大学教授潘建伟。
“潘院士是我走进量子世界的引路人，他以言传身教的方式，把我从对物理很感兴趣的大学生，引导为逐渐取得若干成绩的青年科技工作者。”陈宇翱回忆说，“我第一次见他的时候是大三，跟他聊了四个小时，主要聊的是量子物理。量子物理是很抽象的东西，但是潘老师讲得很巧妙，我立刻被吸引，一直到现在。”
像陈宇翱这样被引入神秘量子宝库中的科研工作者还有不少。事实上，潘建伟领导着一个世界上首屈一指的量子信息科研团队。在中国科学技术大学，他领衔的合肥微尺度物质科学国家实验室量子物理与量子信息研究部中群星荟萃。这里凝聚了一支以年轻科研人员为主的多学科交叉创新人才队伍，研究骨干中，光是入选“千人计划”、“百人计划”、“长江学者”的教授就有10多个。
个个有绝活
“别看我们的科研人员年纪都不大，他们可都各自身怀绝技。”研究部的陈增兵教授说，量子信息研究涉及物理、化学、材料、生物、信息等多学科的融合，研究部在招研究生时就注意吸收不同学科背景的学生；在学生毕业后又推荐他们去德、英、美、瑞士、奥地利等国的国际优秀量子信息研究小组，学习不同的绝招；在招收新成员时更是强调知识互补，只有身怀某些本团队急缺技术的研究人员才能加盟。
“我们培养了很多学生，很多学生毕业时就会设计好让他做某个方向，去不同的实验室学习新东西。”陈增兵说，近几年，早先特意“放飞”国外的年轻人纷纷学成归国，使科大团队得到了空前的壮大。“我们看中的学生，希望他们回来的，全都回来了。”
“选择招揽对象时，我们不光看文章，更看重实际科研和技术能力。”陈增兵说，在日内瓦大学学习过的张军，发论文并不多，但他的高速单光子探测技术十分扎实，被邀请加入团队后，两三年间就做出了不错的成果。
“我们虽然没有制订一个正式的人才计划，但确实提前部署了一些重点方向。”陈增兵说，“实验室想长期发展，不可能在某个很窄的方向吊死，布局宽一点，后劲就足一点。”
做冷原子物理的陈帅、苑震生、陈宇翱，做量子点的陆朝阳，做单光子探测器的张强和张军，做光量子通信和量子计算的陈凯，做理论的赵博和邓友金……这些30多岁身怀绝技的年轻科学家的加盟，让科大的量子研究团队朝气勃发。
陈帅与邓友金的合作就很愉快。陈帅技术能力强，邓友金理论功底深，两个人搭档做量子存储实验，进展格外顺利。“一个人很难做好，但合作就容易很多。”陈帅说。
“他们之所以来科大，是因为我们已经是一个有国际影响力的团队，他们在这里大有用武之地。”潘建伟说，“他们基本上都比我小5到10岁，正处在创新能力的高峰期。”
“能投入到这个领域、这个团队，对个人来说是很幸运的事情。”研究员彭承志说，“就像爬山，最要紧是找对路。”
年年收硕果
优秀的人建立了优秀的团队，优秀的团队又吸引了更多优秀的人。
这个优秀的团队用他们的不懈努力做出了累累硕果：从2004年至今，屡次创造纠缠光子数目的世界纪录；2008年做出远距离量子通信中所必需的量子中继器；2009年建立国际上首个全通型的量子通信网络；2010年实现了国际上距离最远的量子隐形传态实验——16公里自由空间量子隐形传态。
2012年更是他们硕果累累的一年：研究团队利用自主发展的高亮度、高纯度量子纠缠源技术，在国际上首次实现了八光子纠缠。随后，他们利用八光子纠缠“簇态”，在国际上首次实验实现了拓扑量子纠错，将量子计算的可容忍错误率限制放宽1000倍，为实现可容错的量子计算奠定基础。他们还与中科院上海技物所、光电技术研究所等单位合作，在国际上首次实现了百公里量级的自由空间量子隐形传态和双向纠缠分发。
不光是基础研究，2012年他们在技术应用上也取得突破：建成目前国际上规模最大的量子通信网络——“合肥城域量子通信试验示范网”；开通与新华社合作建设的“金融信息量子通信验证网”，在世界上首次将量子通信技术应用于金融信息安全传输。
今年，他们与中科院上海技术物理研究所、光电技术研究所等组成的协同创新团队，在国际上首次成功实现星地量子密钥分发的全方位地面验证，为未来实现基于星地量子通信的全球化量子网络奠定了坚实的技术基础。
“过去100年间，量子力学给人类带来了很多重要发现和应用；希望后100年间，中国科学家在量子世界的研究，可以为人类带来更多激动人心的惊喜。”潘建伟说。
如今，这个优秀的团队，已凭借其丰硕的研究成果，5次入选欧洲物理学会评选的“年度物理学重大进展”、4次入选美国物理学会评选的“年度物理学重大事件”、7次入选我国两院院士评选的“年度中国十大科技进展新闻”。
就在刚刚过去的6月，他们又在《物理评论快报》上发布了新的研究成果。团队的陆朝阳、刘乃乐研究小组，在国际上首次成功实现了用量子计算机求解线性方程组的实验，首次从原理上证明了光学量子算法的可行性。据介绍，假使求解一个亿亿亿级变量的方程组，即便是用现在世界上最快的超级计算机也至少需要几百年，而根据理论预计，利用GHz时钟频率的量子计算机将只需要10秒钟。
苟日新，日日新，又日新。这个朝气勃发的量子信息科研团队，正在砥砺前行，不断摘取新的硕果。 （本报记者 佘惠敏）
来源：《经济日报》 2013-07-09 14版）
