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潘建伟 中国科学技术大学教授、博士生导师,从事量子信息领域的研究工作,2011年当选中科院院士,成为最年轻的“70后”院士。潘建伟及其同事的研究成果曾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”、6次入选两院院士评选的“年度中国十大科技进展新闻”。他们关于量子态隐形传输的实验成果分别于1998年被美国《科学》杂志评为“年度十大科技进展”、1999年被英国《自然》杂志评为“百年物理学21篇经典论文”。
最伟大的物理学家、发明家之一尼古拉•特斯拉以对人类传奇般的贡献被誉为科学界的普罗米修斯。当年,特斯拉移居美国后,他的塞尔维亚姓氏经常被报界记者拼错。他曾经气恼地表示“要把实验室中所有的叉状闪电引向那些把他名字拼错的评论家们”。中国量子物理学家潘建伟没有这个顾虑,他的名字是这三个音中最常见的三个汉字——潘,建,伟。他的苦笑则源自尽管他在国内科学界享有很高的声誉,同时也引起了全社会对一个青年科学家取得如此卓越成就的惊叹,但很少有人真正知道他到底是研究什么的。
读者不要奢望看完这篇文章就能了解潘建伟所研究的领域,那几乎是不可能的。其实,在很大程度上,我们想了解的仅仅是潘建伟和我们观照世界方法的反差。
“他的工作对于一般人来说是难以理解的,不然会感到更强的震撼力。”中国科学技术大学前校长朱清时院士曾经感叹道。
让我们一点点走近潘建伟的世界,他构筑的科学空间和精神空间。其实,等我们对潘建伟其人有了充分的了解和认知,乃至获得了感动,对他所研究的领域仍然会有两种可能,了解或者不了解。
尽管高深,我们还是稍微接触一下潘建伟所关注的事情。
在19世纪中叶,在英语中“科学家”这个名称还未被普遍应用,生物学家自称“自然历史学家”,而物理学家则被称为“自然哲学家”。随着各个自然科学学科研究领域的确立和里程碑式人物的涌现,这些称谓早就被更贴切的名词所取代。但是,唯有研究物理的学者仍然可以继续称得上是当之无愧的哲学家。例如,上世纪初期所构建起来的量子力学是这样一个体系,它的贡献不是一般意义上的发明或者发现——不是一个新粒子,甚至于不简单地是一个新理论或新方程。它是一种哲学上的展望和见解,能让现代科学家看到不计其数、隐藏在矛盾或诡论后面的东西。
牛顿宇宙中物理量的变化总是连续的。然而,在量子世界中一切都变得不同,正如一位科普学者曾经就此比喻说:一个城市可能增加1人,但不会增加1.2人,就是这个道理。也正因如此,不确定性就此降临。
在量子力学中有一个著名的悖论——薛定谔猫佯谬。薛定谔是奥地利著名物理学家、量子力学的创始人之一。薛定谔在1935年发表了一篇论文,描述了那个常被视为噩梦的猫实验:
把一只猫放进一个封闭的盒子里,然后把这个盒子连接到一个包含一个放射性原子核和一个装有有毒气体的容器的实验装置。设想这个放射性原子核有50%的可能性发生衰变。如果发生衰变,它将会发射出一个粒子,而发射出的这个粒子将会触发装有毒气容器的开关,从而杀死这只猫。根据量子力学的哥本哈根诠释,未进行观察时,这个原子核处于“已衰变”和“未衰变”两种状态的叠加态,因此,相应地,在观察者打开盒子之前,猫处于一种“又死又活”的状态;而一旦把盒子打开,实验者只能看到“衰变的原子核和死猫”或者“未衰变的原子核和活猫”两种情况。
这个理想实验的巧妙之处,在于由“不确定的衰变-容器开关-毒药-猫的生死”构成一条因果链,将微观量子世界的不确定性与宏观事件(猫的生死)的不确定性联系起来,导致了未进行观察时猫可处于一种“又死又活”的状态,而根据日常经验,无论我们是否观察,猫的状态必为生或死中之一。这导致了对世界客观性和人意识的作用的讨论。
下面这一则消息会把读者从哲学冥想中拉回到现实——“中科大合肥微尺度物质科学国家实验室潘建伟教授领导的科研团队成功实现六光子薛定谔猫态”。
我们习惯于探问一句这些匪夷所思的科研成果有什么用途?150年前,当麦克斯韦发现电磁波的时候,人们也在问同样的问题。事实上,电磁波的发现才让电视,无线电,雷达和手机成为可能。对量子态隐形传输和纠缠交换的研究成果同样描摹的是人类的未来世界。
量子态隐形传输和纠缠交换的研究是为将来新一代量子通信打基础。而未来的量子通信,在原理上完全保密的,不能被窃听,在将来的国防上会有非常重要的应用。此外,通过对纠缠态的研究,可以为将来的高速度的量子计算机打下基础。
潘建伟,就这样操纵着单个粒子,解开微观粒子蕴含的诡秘和矛盾,把它们送进我们的生活。
事业中最成功的一次选择
2011年,天津。中国科大科学家全国巡回演讲报告会会场。很多学生眼巴巴等待着演讲者潘建伟教授的出现,潘建伟在理工科学生中是天王级偶像。
主持人是这样介绍他的:
潘建伟,中国科学技术大学教授、博士生导师。1970年出生于浙江东阳,1987年考入中国科大,硕士毕业后留校工作。1996年,赴奥地利维也纳大学攻读博士学位,师从塞林格教授,并于1999年获维也纳大学博士学位。1999-2003年留在塞林格组从事博士后研究,先后任博士后和高级研究员并担任Co-PI。2001年起任中国科大教授,2003-2008年为发展冷原子操纵技术,兼任德国海德堡大学玛丽•居里讲座教授。2008年起在国内全时工作,并在上海浦东创建中国科学技术大学量子工程中心。
1997年至今,潘建伟已在包括Nature、Nature Physics、Nature Photonics、PNAS 以及Phys. Rev. Lett.这几个国际权威学术期刊上发表学术论文66篇,被引用7500余次。因潘建伟团队在量子信息实验领域的系统性工作,他们分别被国际权威物理学综述杂志Rev. Mod. Phys.和Phys. Rep.邀请撰写有关多光子量子纠缠操纵和量子通信的实验综述论文,其中前者是中国大陆科学家在该刊发表的第一篇实验综述论文。潘建伟及其同事的研究成果曾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”、6次入选两院院士评选的“年度中国十大科技进展新闻”。他们关于量子态隐形传输的实验成果分别于1998年被美国《科学》杂志评为“年度十大科技进展”、1999年被英国《自然》杂志评为“百年物理学21篇经典论文”。
潘建伟走上台来,他个头不高,步伐很快,略显拘谨。在本科生听众看来,就是典型的物理系青年教师。在研究生看来,潘建伟则是地地道道的大师兄。潘建伟说话很有特点,语速较快,逻辑性强,充满了物理学家才会运用的比喻。面对学生的提问,他总是沉吟10秒钟,然后开口:“我先给你举一个例子……”
在与学生的互动中,潘建伟进入了状态。他回答着学生们关于量子物理、关于如何治学的各种问题,会场内气氛活跃而热烈。渐渐地,潘建伟有一种奇特的感受,他觉得会场内有两个自己,一个在台上侃侃而谈,一个在台下倾听,间或举手提问。
潘建伟知道,那是年轻时的自己。
刚进中国科大的潘建伟被一本书吸引住了,商务印书馆出版,暗绿色的横竖条纹封面,像是一道道光栅。这本书就是《爱因斯坦文集》。
“当我还是个相当早熟的少年的时候,我已经深刻地意识到,大多数人终生无休止地追逐的那些希望和努力是毫无价值的……参与这种追逐,他的胃是有可能得到满足的,但是一个有思想有感情的人,却不能由此得到满足。”
最伟大的物理学家、发明家之一尼古拉•特斯拉以对人类传奇般的贡献被誉为科学界的普罗米修斯。当年,特斯拉移居美国后,他的塞尔维亚姓氏经常被报界记者拼错。他曾经气恼地表示“要把实验室中所有的叉状闪电引向那些把他名字拼错的评论家们”。中国量子物理学家潘建伟没有这个顾虑,他的名字是这三个音中最常见的三个汉字——潘,建,伟。他的苦笑则源自尽管他在国内科学界享有很高的声誉,同时也引起了全社会对一个青年科学家取得如此卓越成就的惊叹,但很少有人真正知道他到底是研究什么的。
读者不要奢望看完这篇文章就能了解潘建伟所研究的领域,那几乎是不可能的。其实,在很大程度上,我们想了解的仅仅是潘建伟和我们观照世界方法的反差。
“他的工作对于一般人来说是难以理解的,不然会感到更强的震撼力。”中国科学技术大学前校长朱清时院士曾经感叹道。
让我们一点点走近潘建伟的世界,他构筑的科学空间和精神空间。其实,等我们对潘建伟其人有了充分的了解和认知,乃至获得了感动,对他所研究的领域仍然会有两种可能,了解或者不了解。
尽管高深,我们还是稍微接触一下潘建伟所关注的事情。
在19世纪中叶,在英语中“科学家”这个名称还未被普遍应用,生物学家自称“自然历史学家”,而物理学家则被称为“自然哲学家”。随着各个自然科学学科研究领域的确立和里程碑式人物的涌现,这些称谓早就被更贴切的名词所取代。但是,唯有研究物理的学者仍然可以继续称得上是当之无愧的哲学家。例如,上世纪初期所构建起来的量子力学是这样一个体系,它的贡献不是一般意义上的发明或者发现——不是一个新粒子,甚至于不简单地是一个新理论或新方程。它是一种哲学上的展望和见解,能让现代科学家看到不计其数、隐藏在矛盾或诡论后面的东西。
牛顿宇宙中物理量的变化总是连续的。然而,在量子世界中一切都变得不同,正如一位科普学者曾经就此比喻说:一个城市可能增加1人,但不会增加1.2人,就是这个道理。也正因如此,不确定性就此降临。
在量子力学中有一个著名的悖论——薛定谔猫佯谬。薛定谔是奥地利著名物理学家、量子力学的创始人之一。薛定谔在1935年发表了一篇论文,描述了那个常被视为噩梦的猫实验:
把一只猫放进一个封闭的盒子里,然后把这个盒子连接到一个包含一个放射性原子核和一个装有有毒气体的容器的实验装置。设想这个放射性原子核有50%的可能性发生衰变。如果发生衰变,它将会发射出一个粒子,而发射出的这个粒子将会触发装有毒气容器的开关,从而杀死这只猫。根据量子力学的哥本哈根诠释,未进行观察时,这个原子核处于“已衰变”和“未衰变”两种状态的叠加态,因此,相应地,在观察者打开盒子之前,猫处于一种“又死又活”的状态;而一旦把盒子打开,实验者只能看到“衰变的原子核和死猫”或者“未衰变的原子核和活猫”两种情况。
这个理想实验的巧妙之处,在于由“不确定的衰变-容器开关-毒药-猫的生死”构成一条因果链,将微观量子世界的不确定性与宏观事件(猫的生死)的不确定性联系起来,导致了未进行观察时猫可处于一种“又死又活”的状态,而根据日常经验,无论我们是否观察,猫的状态必为生或死中之一。这导致了对世界客观性和人意识的作用的讨论。
下面这一则消息会把读者从哲学冥想中拉回到现实——“中科大合肥微尺度物质科学国家实验室潘建伟教授领导的科研团队成功实现六光子薛定谔猫态”。
我们习惯于探问一句这些匪夷所思的科研成果有什么用途?150年前,当麦克斯韦发现电磁波的时候,人们也在问同样的问题。事实上,电磁波的发现才让电视,无线电,雷达和手机成为可能。对量子态隐形传输和纠缠交换的研究成果同样描摹的是人类的未来世界。
量子态隐形传输和纠缠交换的研究是为将来新一代量子通信打基础。而未来的量子通信,在原理上完全保密的,不能被窃听,在将来的国防上会有非常重要的应用。此外,通过对纠缠态的研究,可以为将来的高速度的量子计算机打下基础。
潘建伟,就这样操纵着单个粒子,解开微观粒子蕴含的诡秘和矛盾,把它们送进我们的生活。
事业中最成功的一次选择
2011年,天津。中国科大科学家全国巡回演讲报告会会场。很多学生眼巴巴等待着演讲者潘建伟教授的出现,潘建伟在理工科学生中是天王级偶像。
主持人是这样介绍他的:
潘建伟,中国科学技术大学教授、博士生导师。1970年出生于浙江东阳,1987年考入中国科大,硕士毕业后留校工作。1996年,赴奥地利维也纳大学攻读博士学位,师从塞林格教授,并于1999年获维也纳大学博士学位。1999-2003年留在塞林格组从事博士后研究,先后任博士后和高级研究员并担任Co-PI。2001年起任中国科大教授,2003-2008年为发展冷原子操纵技术,兼任德国海德堡大学玛丽•居里讲座教授。2008年起在国内全时工作,并在上海浦东创建中国科学技术大学量子工程中心。
1997年至今,潘建伟已在包括Nature、Nature Physics、Nature Photonics、PNAS 以及Phys. Rev. Lett.这几个国际权威学术期刊上发表学术论文66篇,被引用7500余次。因潘建伟团队在量子信息实验领域的系统性工作,他们分别被国际权威物理学综述杂志Rev. Mod. Phys.和Phys. Rep.邀请撰写有关多光子量子纠缠操纵和量子通信的实验综述论文,其中前者是中国大陆科学家在该刊发表的第一篇实验综述论文。潘建伟及其同事的研究成果曾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”、6次入选两院院士评选的“年度中国十大科技进展新闻”。他们关于量子态隐形传输的实验成果分别于1998年被美国《科学》杂志评为“年度十大科技进展”、1999年被英国《自然》杂志评为“百年物理学21篇经典论文”。
潘建伟走上台来,他个头不高,步伐很快,略显拘谨。在本科生听众看来,就是典型的物理系青年教师。在研究生看来,潘建伟则是地地道道的大师兄。潘建伟说话很有特点,语速较快,逻辑性强,充满了物理学家才会运用的比喻。面对学生的提问,他总是沉吟10秒钟,然后开口:“我先给你举一个例子……”
在与学生的互动中,潘建伟进入了状态。他回答着学生们关于量子物理、关于如何治学的各种问题,会场内气氛活跃而热烈。渐渐地,潘建伟有一种奇特的感受,他觉得会场内有两个自己,一个在台上侃侃而谈,一个在台下倾听,间或举手提问。
潘建伟知道,那是年轻时的自己。
刚进中国科大的潘建伟被一本书吸引住了,商务印书馆出版,暗绿色的横竖条纹封面,像是一道道光栅。这本书就是《爱因斯坦文集》。
“当我还是个相当早熟的少年的时候,我已经深刻地意识到,大多数人终生无休止地追逐的那些希望和努力是毫无价值的……参与这种追逐,他的胃是有可能得到满足的,但是一个有思想有感情的人,却不能由此得到满足。”