比美国快100亿倍，潘建伟有多厉害？他研发的量子技术，事关国运！

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　　文 ∣ 大秦之歌

　　作者简介

　　今日头条优质历史文化作者

　　起点中文网小说签约作家

　　

　　2021年，在角逐2021年度诺贝尔物理学大奖中，原本大家以为今年的诺贝尔物理学大奖，大概率会在证明量子力学完备性的贝尔不等式和拍摄黑洞照片的科学家们中间产生。

　　但是，让人想不到的是，到了最后揭幕的那一刻，2021年度诺贝尔物理学大奖，却非常意外的授予了在气候变化等复杂物理学系统领域，从事研究工作的美籍日本裔科学家真锅淑郎。

　　

　　日裔科学家突出重围拔得头筹,让日本民众举国欢庆。而此前被中国网友寄予厚望的诺贝尔物理学大奖的热门人选，素有“中国量子之父”的科学家潘建伟却无缘诺奖，意外落选。

　　潘建伟教授无缘诺奖后，网上对他本人质疑的声音也开始此起彼伏越来越多，甚至有很多国内网友认为潘建伟教授所从事的“量子科学”根本不存在。是一个子虚乌有凭空捏造的伪科学？

　　那么，被称为“中国量子之父”的科学家潘建伟到底是一个什么样的人？他领导研发的量子科学技术对我国到底有哪些影响呢？潘建伟教授在量子科学技术的星辰大道上都取得了那些震惊世界，为国家现代化建设做出贡献的伟大科学创造呢？另外，中国的量子技术和世界头号强国美国相比，是超前还是落后呢？

　　大家好，我是老秦，今天老秦就用一期内容，以上述几个问题为主线，和大家一起走进潘建伟教授的量子世界，仔细梳理一下潘教授在量子科学领域取得的卓越成就。本期内容客观真实，我将用最简洁的方式，为您讲述。

　　谢谢！接下来，咱们开始讲起。

　　1970年3月，潘建伟出生在浙江东阳乡下马宅一个普通家庭。他的父亲潘孟迪是一名解放军战士。1951年，潘孟迪响应国家号召，跨过鸭绿江，入朝作战抗击美国侵略军，保家卫国。

　　抗美援朝战争结束后，潘孟迪回到家乡，成了东阳县一名乡镇普通工作人员。

　　潘建伟的母亲张香娇是当地的一名数学老师，先后教授过小学、初中、高中数学课程，是一位桃李满天下的女老师。

　　

　　潘孟迪、张香娇这对年轻夫妻，共计生养了三个孩子。潘建伟是最小的弟弟，在他上面还有两个姐姐。在这样的家庭成长，对于潘建伟来说是非常幸运的一件事情。

　　潘孟迪和张香娇两口子非常注重孩子的教育和发展，却又非常开明。由于父亲潘孟迪工作繁忙，所以家里孩子的教育就自然而然落在母亲张香娇的身上。

　　小时候的潘建伟在父母眼里是一个“捣蛋鬼”，男孩子爱干的事情他一件都不会落下，喜欢挖野菜、钓鱼、游泳等所有小孩子都爱干的事情。

　　7岁的时候，潘建伟进入母亲张香娇工作的马宅镇雅坑小学读书。小学时期的潘建伟也是一个让老师非常头痛的孩子，有一回，潘建伟的班主任找到张香娇，说潘建伟上课不专心，而且还和小同学在课堂上嬉笑玩耍，吵闹不休。

　　张香娇是一个急性子，他回到家里就把潘建伟叫到身边，批评潘建伟上课不好好学习，还影响别的学生听课。谁知潘建伟对着妈妈理直气壮地说道：“老师说的我都懂。”

　　潘建伟小小年纪，就能非常自信地说出这样的话，这让母亲张香娇内心惊喜万般，不过，她内心虽然惊喜，但脸上却没有流露出来，而是继续严肃的对儿子潘建伟说道：“妈妈是老师，最不喜欢不遵守课堂纪律的学生，你懂了，也不能影响其他同学。”

　　潘建伟从小酷爱数理化，虽然张香娇是数学老师，但是她却从来没有教过儿子潘建伟的课，只是在潘建伟生病请假在家里的时候，会偶尔给儿子补补课。

　　

　　在父母眼里，小时候的潘建伟除了调皮捣蛋、容易生病之外，另外一个特点就是记性特别好。他看古典小说《封神榜》，只看一遍，就全部记住了，而且还能十分生动地讲述给自己的爸爸妈妈听。

　　五年之后，潘建伟在马宅镇雅坑小学以第一名好成绩考入吴宇镇中学上学，由于他酷爱数理化，所以语文和英语的成绩当时很不理想，后来在母亲张香娇的督促下，潘建伟通过一年时间的坚持努力，这两门课程成绩也很快名列全班前列。

　　1984年，14岁的潘建伟又以吴宇镇初中第一名的好成绩，考入当时著名的东阳中学。这所学校是浙江省非常有名气的学校，不仅师资力量雄厚，而且先后培养出国内外多名院士，像严济慈、李正武、王伏雄等著名院士都是从这个学校走出来的。

　　三年后，也就是1987年，潘建伟以优异的成绩考入中国科技大学物理系开始攻读本科学业。酷爱数理化的潘建伟终于如愿以偿的一脚踏入他喜欢的物理学领域，开始在深奥莫测、气象万千的物理世界里畅游探索。

　　他在物理学领域所表现出的浓厚兴趣和惊人的解析能力让他的老师和同学钦佩不已，纷纷对他报以鼓励的掌声。

　　大学时期的潘建伟，不仅学习成绩优异，而且也至始至终不忘孝顺父母。有一次，他放假回到家里时，已经是凌晨时分，但他为了不影响已经休息的父母，就选择了没有敲门。

　　第二天早晨起来，当潘建伟的父母看到头一天夜里已经回家的儿子，禁不住激动不已，也给老两口留下深刻的记忆。

　　直到现在，无论逢年过节，无论工作多忙，只要潘建伟能抽出时间，他都会一定回到父母身边，一家一起团团圆圆过一个节日。

　　

　　因为学习工作原因，潘建伟从上大学时候起，家人就不能经常和潘建伟待在一起。但潘建伟经常会给自己的爸爸妈妈打电话，关心爸妈的身体健康状况。不过，老两口为了不影响儿子的学习和工作，家里有什么事情从来不会告诉潘建伟，渐渐养成了报喜不报忧的习惯。

　　潘建伟的母亲经常说：“我不能打扰他工作，他是在为国家做贡献，家里的事微不足道。”

　　有了家人的理解和支持，潘建伟在求知的道路上心无旁骛，全身心地投入到忘我的学习之中。

　　1990年，潘建伟在上大学期间，无意之中接触到量子力学，这也是20岁的他平生第一次接触到量子力学。

　　当时，他正在实验室做双缝实验，他发现人没有看电子时，就不能说它是从哪条缝过去的。一个人要么在上海，要么在北京，怎么会同时出现在上海又出现在北京呢？这实在太奇怪了。

　　这次发现，让潘建伟对量子世界的奇妙变化产生了浓厚的兴趣，让他对量子科学未知的陌生领域产生了探知的欲望。实际上，当时潘建伟在经典力学、电动力学、统计力学等物理学领域的成绩非常出色，而对量子力学却知之甚少，毫无基础，甚至有一次考试成绩还不及格。

　　但是这次意外的发现却彻底改变了潘建伟的学习方向，他觉得量子世界越是古怪，自己就越要选择和量子世界“纠缠”一下。

　　那么，什么是量子力学呢？

　　这就不能不提量子力学的创始人尼尔斯·亨利克·戴维·玻儿。玻儿是丹麦物理学家，丹麦皇家科学院院士。1922年获得诺贝尔物理学奖。

　　

　　1913年初，玻儿通过引入量子化条件，提出了玻儿模型来解释氢原子光谱。按照这一模型，电子环绕原子核作轨道运动，外层轨道比内层轨道可以容纳更多的电子，较外层轨道的电子数决定了元素的化学性质。如果外层轨道的电子落入内层轨道，将释放出一个带固定能量的光子。

　　玻儿首次提出互补原理和哥本哈根诠释来解释量子力学，此后，对二十世纪的物理学发展产生深刻影响。

　　当认识到量子力学的无穷魅力之后，潘建伟对这门科学的热度一下子高涨起来。然而，对于物理学来说，打开未来之门的钥匙毕竟要通过不断反复的实验才能取得，多么神奇的科学理论如果得不到实验来检验，那无异于纸上谈兵。

　　但是，在上世纪90年代，咱们国家进行量子实验的条件异常匮乏。于是，潘建伟一边坚持学习自己的本科学业，一边开始在量子世界里跌跌撞撞一路奔跑。

　　1992年，潘建伟从中国科技大学近代物理系毕业，并且毫无悬念地继续留在母校攻读理论物理硕士学位。

　　1996年，潘建伟硕士毕业，为了他心中的量子梦想，潘建伟选择去当时全世界量子科研的中心奥地利因斯布鲁克大学攻读博士学位，投奔在世界量子大师塞林格门下，从事量子实验研究工作。

　　如果说，中国科技大学为潘建伟的量子科学研究打开了好奇之门，那么，奥地利因斯布鲁克大学则成为潘建伟向量子世界发起攻击的开始。

　　一个理论物理学专业的硕士，要想尽快进入实验量子力学的前沿阵地，对于初到奥地利的潘建伟来说，具有一定的压力，甚至可以说困难重重。但潘建伟深知，量子科学实际上就是一门实验科学，只要自己多做实验，这些困难终究就会被克服。

　　

　　于是，为了尽快掌握量子物理的奥妙，他几乎整天都泡在实验室里，一刻也不会耽误。他的老师塞林格在接受新华社记者采访时，对潘建伟的称赞溢于言表，他说：“潘建伟刚来读博士时，从未做过实验，但他很有实验天赋。我派他和一个团队去做量子隐形传态实验，那是非常复杂的实验。他立即就接受并投入其中，对实验充满热情，过了一段时间，他就成为该项实验的领军人物。”

　　一流的实验室，世界级的著名老师，这一切都让潘建伟异常珍惜自己的学习机会。他开足马力，扬鞭奋蹄，在量子世界的神秘大道上一路狂奔，赢得了老师和同学们对他的盛赞。

　　在恩师塞格林眼里，潘建伟对实验中出现的问题从不后退，把困难当做自己更上一层楼的挑战，最后，总能非常乐观的找到解决困难的方法，这让大家都对他更加喜欢。

　　1997年，也就是在他攻读博士的第二年，全球著名的科学杂志《自然》，发表了一篇名为《实验量子隐形传态》的论文，一下子轰动整个世界。这篇论文所研究的成果，被全球公认是量子信息实验领域的开山之作。一经发表，就被评为年度全球十大科技进步成果，入选“百年物理学21篇经典论文”行列。

　　而这篇论文的第二作者就是潘建伟。此时的潘建伟刚刚27岁，便成为国际量子科学领域的后起之秀，吸引着全世界的目光。

　　1999年，潘建伟顺利通过自己的博士论文答辩，取得了博士学位，并且留在恩师塞林格身边，继续从事博士后研究，先后任博士后和高级研究员。

　　

　　2001年，31岁的潘建伟在恩师塞格林的鼓励下回到中国，在自己的母校中国科技大学担任教授，并一头扎进量子力学的海洋开始畅游。在国家的支持下，潘建伟很快建立了国内第一个量子科学实验室，同时也大力招揽和培养了一批有志于在量子科学领域准备潜心探索的青年才俊。

　　潘建伟所带领的团队主要从事三个方面的研究，第一个是量子计算；第二个是量子加密通信；第三个是量子精密测量。

　　经过近二十多年的潜心研究，这三个方面均取得了举世瞩目的成就，将我们国家的量子科学研究提升到一个前所未有的高度。

　　20年前，我们国家连一座像样的量子实验室都没有，但20年后，中国却成为量子科学研究首屈一指的强国。20年前，从事量子科学的研究人员凤毛麟角，20年后，我国已经建立起量子科学的第三梯队人才队伍，大批有志科研才俊纷纷投身其中。

　　在量子计算机没有问世之前，世界上最强运算速度最快的经典计算机是日本的超级计算机“富岳”，它能每秒运行44.2亿亿次浮点运算。打个比方，富岳一次秒钟的计算量，顶上全世界所有人不眠不休以每秒一次的速度要算上两年。

　　通过这个数字，我们就能判断日本这个计算机有多么牛逼，所以它被全世界公认为最强经典计算机。

　　

　　然而，如此快的速度，却无法在量子计算领域保持优势。众所周知，美国是量子计算的强国，在很早的时候，就开始秘密进行量子计算研究，而且向外界封锁他们的研究成果。试图让全世界所有国家在未来量子计算领域向他们卑躬屈膝。

　　2019年，美国高科技公司谷歌用超导体系实现了量子优越性，他们的实验装置叫“悬铃木”，也就是量子计算机。

　　就在美国人沾沾自喜之际。2020年，中国用光学体系实现了量子优越性，实验装置叫“九章”，也就是中国量子超级计算机“九章”。

　　被日本人经常拿出来显摆的经典超级计算机“富岳”，却无法和美国的量子计算机“悬铃木”以及中国的量子计算机“九章”相提并论，美国的“悬铃木”量子计算机要比“富岳”快一万倍左右。而中国的“九章”要比美国的“悬铃木”快出100亿倍，所以说，中国的“九章”量子计算机，已经名副其实的在全球实现了“量子霸权”。

　　而带领团队成功研发出中国版本量子计算“九章”的这个人，就是潘建伟教授。

　　美国谷歌公司主导研发的“悬铃木”虽然比潘建伟团队主导研发的“九章”问世要早将近一年时间，然而在潘建伟教授团队的努力下，中国军团却弯道超车，后发制人，将美国想在量子领域建立世界霸权的痴心妄想彻底粉碎，成为全球第二个实现量子优越性实验的国家。

　　事实上，量子计算在理论上是一直可以被证明实现的，但在工程难度上却是压在人们头上的一座大山，要想实现功能领域的应用，没有愚公移山的精神肯定是不行的。

　　

　　所以不管是国外，还是国内，有一部分人对量子计算机的未来并不看好，有的甚至秉持悲观态度。有的人甚至建议国家把量子计算上的投入预算，转移到国家其它科学领域上去。

　　一边要面对国内众多人的质疑和不信任，一边还要应对美国等西方国家在量子计算领域对中国的打压和封锁。内困外忧下，潘建伟所带领的团队并没有后退，而是激流勇进，奋力拼搏，没有几个月时间，也就是2020年5月，潘建伟和他带领的陆朝阳、朱晓波等人把“九章”和“祖冲之号”分别升级成了“九章2号”和“祖冲之2号”。

　　“九章2号”进一步实现了对经典计算机的超越，而“祖冲之2号”则进一步实现了量子优越性。从而在世界上成为唯一一个在两条技术路线上实现量子优越性的国家，放眼全世界，头号强国美国也只能实现超导优越性一个，其他国家更是一个没有，中国却在超导和光学体系方面领先世界。

　　潘建伟除了在量子计算一骑绝尘，将美国人远远甩在身后，在量通讯领域更让人吃惊和咂舌，让美国人惊叹不已。

　　1989年，美国公司IBM在实验室里完成了全球首个量子秘钥分发实验，线路只有32厘米，由于设备在操作过程中会发出极强的噪音，因此被人们调侃为只有聋子才能破解不了的量子保密通信。

　　27年后，也就是2016年8月14日，在中国西北小城酒泉，潘建伟的表姐张青青、以及她的丈夫刘少明、女儿刘瑞苗一家人经过前期报名、审核，通过了在酒泉卫生发射现场观摩“墨子号”量子卫星升空。

　　

　　对他们一家来说，这是首次亲眼见证中国量子卫星升空这一激动人心的时刻。而更让他们激动不已的是，这个中国首个“墨子号”量子卫星的创造者就是自己的表弟潘建伟。

　　在广袤浩瀚的太空，中国“墨子号”量子科学实验卫星与地面的量子保密通信“京沪干线”一起，首次搭建起天地一体化广域量子通信网络。

　　如今，中国首颗，同时也是世界首颗的量子卫星“墨子号”从太空建立起来地球上迄今为止最遥远的量子纠缠，实现了4600公里的量子保密通信网络，并为超过150个全球用户提供服务，遥遥领先美国公司。

　　如果说，潘建伟团队研发的量子计算和量子通信技术将美国远远甩在身后的话，那么，他们团队创造的量子精密测量技术，更让美国如坐针毡，夜不能寐。

　　美国之所有成为世界头号强国，除了美元在全球货币领域的霸主地外以外，最主要的是美国拥有一支世界上装备最精良，武器最先进的军队。

　　虽然美国人喜欢欺软怕硬，经常攻击一些势力弱小的国家。但正是因为拥有了这支部队，美国才在国际上耀武扬威，把自己活生生地逼成一个世界警察的恶霸形象。

　　自新中国成立以来，美国就从来没有放弃过对我们国家的敌视态度，经常派遣他们的飞机、航母、潜艇来我们国家捣乱。

　　

　　那么，如何有效识别、探测和打击这些美国航母、潜艇和飞机呢？当然我们有很多办法。但潘建伟团队研发的量子测量技术，可以让解放军的视力、视距以及打击能力提高数以万倍甚至亿倍。

　　我给大家举两个简单的例子，就可以看出量子测量技术的牛逼之处。

　　第一个例子是激光光量子探测技术。这项技术可以通过光量子探测到一堵墙后面1.43公里以外的任何目标，然后通过大数据成像技术，将目标上面的字母、颜色、形态、图形等等细微的东西全部探测到。在探测的过程中，还可以过滤掉非相关的东西。

　　如果这项技术运用到军事领域，那么它有多么可怕呢？假设未来战场上，如果有人或者武器藏在一个用水泥切成的较为封闭的房子里，而且这个房子距离我们有1.43公里，只要用这项技术探测，那么，我们的解放军战士就会立马知道这个房子里的敌人数量、武器装备以及里面一切的动态场景，只要轻轻扣动扳机，就可以立马摧毁掉这个房子和里面的所有敌人。

　　第二个例子是用量子探测技术抓捕敌方潜艇，这项技术叫量子超导探测仪，能够在6000米的距离上精确地探测到敌方潜艇。美国海军在得知这个消息之后，惊慌失措，认为以后美国潜艇搞不好就废掉了，会被中国探测得一清二楚。

　　目前，潘建伟教授在量子精密测量领域，已经携手诺贝尔大奖得主弗兰克·维尔泽克一起研发出“颜色擦除强度干涉仪”,它可以看清7亿公里外木星轨道上的车牌。如果把它用在军事上，这是多么一个让敌人胆战心惊的技术。

　　

　　潘建伟如同一个身上捆绑了炸药包的战士一样，面对量子技术，他开足马力、一路狂奔，硬是把中国的量子技术提高到全世界顶级位置，将美国、日本等量子强国远远甩在身后。

　　仅仅2021年截止目前为止，在他的带领下，中科大在量子领域就取得超导体系“量子计算优越性”、 113个光子的“九章二号”量子计算原型机、基于颜色擦除强度干涉的高空间分辨成像、高精度非视域成像、研制62比特可编程超导量子计算处理器、200公里单光子三维成像、远距离高损耗自由空间高精度时频传递等数十个量子领域的科研成果。

　　这些技术成果，每一项都代表国际尖端科技水平。

　　由于潘建伟在量子信息实验领域的杰出贡献，他先后获得国家自然科学一等奖，军队科技进步一等奖，未来科学大奖物质科学奖，香港求是科技基金会“杰出科学家奖”，何梁何利基金“科学与技术成就奖”，中国科学院“杰出科技成就奖”，欧洲物理学会菲涅尔奖，国际量子通信、测量与计算学会国际量子通信奖，国际激光科学及量子光学兰姆奖，美国科学促进会克利夫兰奖，美国光学学会伍德奖，墨子量子奖以及德国蔡司研究奖等国内外学术荣誉奖项。2017年获“全国创新争先”奖章，2018年获“改革先锋”奖章，2019年获“最美奋斗者”称号等诸多荣誉。

　　那么，是什么原因让潘建伟在量子技术领域只争朝夕、满怀激情地投入工作呢？

　　1993年，在他抵达奥地利因斯布鲁克大学攻读博士学位时，他的恩师塞格林问他的第一个问题就是“你为何要学习量子技术？”潘建伟这样回答道：“我的梦想就是要在中国建立一个世界上一流的量子物理实验室。”

　　正是在这样的理想信念激励下，潘建伟心系祖国，怀着几十年不变的初心，献身祖国量子科学领域。

　　如今，说起自己这位得意门生，塞林格满怀自豪地说：“毫无疑问,他现在是世界上这个领域最好的科学家，我非常为他骄傲。我也很鼓励他回国发展,这里有很好的机会。中国在量子通信领域已步入世界先进行列，这里有很大一部分是潘建伟努力的结果。”

　　

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