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協(xié)同努力

盡管中美在量子技術(shù)領(lǐng)域競爭激烈，但“墨子號”衛(wèi)星實現(xiàn)的視頻通話，在很大程度上是國際合作的結(jié)果。

它是潘建偉的團(tuán)隊和奧地利科學(xué)院量子物理學(xué)家安東?澤林格的團(tuán)隊合作的成果。上世紀(jì)90年代，澤林格是潘建偉的博導(dǎo)，他看到了這名年輕中國學(xué)生的潛力。“他來這里時，百分之百地專注于理論物理，”澤林格回憶道，“但我意識到他能取得更大的成就，所以我建議他轉(zhuǎn)向?qū)嶒灒龅梅浅３晒??！?

潘建偉2011年向澤林格提出在洲際量子密鑰分發(fā)領(lǐng)域展開合作，令他曾經(jīng)的老師感到十分高興。潘建偉團(tuán)隊已經(jīng)進(jìn)行了多年的實驗來證明天基系統(tǒng)（space-based system）是可行的，并獲得了中國政府關(guān)于建造專用衛(wèi)星的批準(zhǔn)，該衛(wèi)星于2016年發(fā)射。

在地面上實現(xiàn)量子密鑰分發(fā)已經(jīng)很困難了，通過衛(wèi)星實現(xiàn)這一目標(biāo)意味著許多額外問題需要解決，比方如何實現(xiàn)衛(wèi)星傳輸信號與地面接受站的精準(zhǔn)對齊，以及如何盡量減少光子在大氣中丟失的數(shù)量。多倫多大學(xué)物理學(xué)教授Hoi-Kwong Lo表示，觀察人士對此刮目相看。他補(bǔ)充道：“中國向量子領(lǐng)域投入大量資源，這意味著他們可以做其他國家做不到的事情。”

中國的其他成就包括建立世界最長的地面量子密鑰分發(fā)網(wǎng)絡(luò)。潘建偉也設(shè)計了北京和上海之間長達(dá)2032公里的地面連接，量子密鑰可以在兩個基站之間傳遞，為金融和其他敏感數(shù)據(jù)的傳輸提供了超安全的網(wǎng)絡(luò)，部分中國城市也在建設(shè)基于此技術(shù)的市級網(wǎng)絡(luò)。

由于政府項目的經(jīng)費(fèi)不透明，因此很難準(zhǔn)確衡量中國在量子項目上的投資規(guī)模。但潘建偉說，中國未來國家級量子項目的資金規(guī)模至少將與歐洲持平。歐洲最近的量子技術(shù)旗艦項目是個10年10億歐元的大型計劃。

盡管資金很重要，但中國的成功不僅在于為衛(wèi)星和其他項目提供資金。中國還得益于數(shù)十年如一日的人才戰(zhàn)略，把年輕的研究人員送到國外，向澤林格這樣的專家學(xué)習(xí)，然后吸引他們回國繼續(xù)工作。

中國在量子科學(xué)領(lǐng)域發(fā)表了許多高質(zhì)量論文，在量子通信和量子加密學(xué)等方向的專利數(shù)量也在飆升，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了在美國和其他國家的注冊專利數(shù)量。

為了培養(yǎng)未來的量子研究人員，中國投資10億美元在合肥建設(shè)國家量子信息科學(xué)實驗室，該實驗室將于2020年開放，它將匯集來自物理、電氣工程和材料科學(xué)等多個學(xué)科的專家。其中一部分資金將用于同一地點建設(shè)中科大新校區(qū)，培養(yǎng)量子研究人員。潘建偉說：“我們正在努力培養(yǎng)量子技術(shù)的后備軍?！?

潘建偉已經(jīng)在中科大建立了量子物理與量子信息研究部。2018年6月，該中心的團(tuán)隊宣布他們將18個量子比特糾纏在一起，創(chuàng)造了世界紀(jì)錄。正因為這樣的突破，量子計算機(jī)距離在某些任務(wù)上超越最強(qiáng)大的傳統(tǒng)超級計算機(jī)又近了一步。

他們也制定了雄心勃勃的太空計劃。潘建偉說，未來四到五年內(nèi)，中國將先后發(fā)射四個低軌道量子衛(wèi)星，不久之后還會發(fā)射與地球運(yùn)轉(zhuǎn)同步的高軌道衛(wèi)星。他們的長期愿景是建設(shè)洲際覆蓋的量子安全互聯(lián)網(wǎng)，取代現(xiàn)有的互聯(lián)網(wǎng)。展望更遠(yuǎn)的未來，從智能手機(jī)到筆記本電腦都可能采用量子加密技術(shù)保證安全。

潘建偉站在用于傳輸超安全信號的接收器前