潘建偉：導師獲諾貝爾獎實至名歸
來源：知識分子
導讀：今年的諾貝爾物理學獎得主之一Anton Zeilinger是中國量子信息與量子計算的領軍人物潘建偉在奧地利留學時期的博士生導師。在導師Zeilinger以及其他兩位量子信息的先驅獲得諾獎之際，《知識分子》連線潘建偉，請他解讀這次的諾獎並對未來該領域的發展做出展望。
2022年諾貝爾物理學獎授予了 阿蘭·阿斯佩（Alain Aspect ）、約翰克勞瑟（John F. Clauser）、 安東·塞林格（Anton Zeilinger），“以表彰他們對糾纏光子進行的實驗，證明了對貝爾不等式的違反和開創性的量子信息科學”。安東·塞林格對中國讀者來說並不陌生，他就是中國量子信息和量子計算的領軍人物、中科院院士、中國科學技術大學常務副校長潘建偉在奧地利留學時期的博士生導師。
早在上世紀90年代後期，潘建偉就和導師塞林格一起開始發展量子信息。之後，當潘建偉回國後，更是帶領中國在量子信息和量子計算領域做出了一系列的成果，如“墨子號”量子科學實驗衛星在2016年8月16日發射升空，2022年5月，中國“墨子號”實現1200公里地表量子態傳輸新紀錄。2020年12月4日，中國科學技術大學宣佈該校潘建偉等人成功構建76個光子的量子計算原型機“九章”。
量子信息和量子計算，從當初的冷門一舉成爲這些年物理學界的大熱門，包括美國、歐洲一些國家也推出了量子信息和量子計算的國家級的規劃。在導師塞林格以及其他兩位量子信息的先驅獲得諾獎之際，《知識分子》連線潘建偉，請他解讀這次的諾獎並對未來該領域的發展做出展望。
《知識分子》：您的導師獲獎，您有沒有在第一時間祝賀他？
潘建偉：我是第一時間給他打電話了，但是沒打通。因爲他獲得了諾獎嘛！可能現在比較忙在接受採訪。
《知識分子》：請您解釋一下，今年這三位科學家因做了什麼樣的工作獲得諾獎？如何評價他們的獲獎？
潘建偉：在我們心目當中，這三位科學家早就應該獲獎了。早在2010年的時候，他們就因爲量子力學非定域性的檢驗和推動了光量子信息處理，及一些前沿的奠基性的實驗就已經得到了沃爾夫獎的肯定，但是後來一直沒有得到諾貝爾獎。
這幾年，隨着我們整個領域的發展，主要是包括有兩個重要的事件：一個是“墨子號”的發射，另一個是美國和中國的科學家都在實驗中實現了量子計算的優越性，大家回過頭來覺得先驅性的貢獻就顯得尤爲重要，因爲他們主要是想辦法先產生糾纏，然後利用產生的糾纏來做相關的量子信息處理的實驗。
其實，糾纏最早是由我們華人科學家吳健雄在1950年代就製備出來了，然後製備出來之後，到了1960年代，貝爾提出了量子力學非定域性的檢驗，檢驗就是愛因斯坦所說的一個遙遠地點之間的兩個粒子之間的詭異互動，他認爲這是不可能的。到了1980年代，克勞瑟當時在伯克利做了這個實驗，後來阿斯佩把這個實驗做得更精確了。
我的老師塞林格在1990年代不僅做了一些這方面的實驗，更重要的是他用這方面的技術用來做量子隱形傳態。我當時正好是參與了這方面的工作，這些工作直接推動了量子信息領域的發展，所以它是從量子基礎到量子信息領域的一個相當於聯絡作用的一個橋樑一樣的，這三位科學家在這過程當中是起到了很重要的作用。
與此同時，今年，提出量子通信與量子計算理論方案的4位學者又得到了本年度的科學突破獎。所以從這個角度來講，可能是整個學術界尤其物理學界慢慢地對這個領域的發展認識到了其價值和重要性，所以我覺得他們的得獎是實至名歸的，在我看來是來得稍微晚一點。
《知識分子》：所以在您導師的獲獎工作裡面，您都做了哪些貢獻？
潘建偉：那裡面提到的我導師的工作，除了他那篇理論文章之外，其他的有他名字的那四篇量子通信實驗文章都有我的名字，我要麼是第一作者，要麼是第二作者。
此外，後續還提到三篇文章，是我們“墨子號”之後，中國的科學家做出來的一些相關的工作。也就是說，大概我們一共有7項工作，在今天的諾獎致辭裡面提到了前面的4項。
也就是說，他的實驗工作是當年在他的帶領下，其具體工作是我們做的。我們實際上是把他的這些想法完成實施的人，那是最早的。但是僅僅靠做出來，如果後面的發展前景不好的話，如果說我們沒有做到後面的量子優越性的驗證和量子通信像“墨子號”的話，大家可能會覺得，這個領域始終是一個dream（夢想），不能變成reality（現實）。把構想和理論變成現實，在這裡面中國的科學家是做了很大的貢獻的。
《知識分子》：您說的這些，很容易讓人想起楊振寧李政道與吳健雄他們當年的那一幕。我們知道諾獎對獲獎人數有限制，如果不考慮人數限制的話，您是不是應當成爲獲獎的第四人?
潘建偉：這就像玻色愛因斯坦凝聚，是1995年做出來的，但1997年獲獎的並不是實現把dream變成現實的人，而是Steven Chu、Claude Cohen-Tannoudji與William D. Phillips這幾個人獲獎，是因爲他們的工作最終讓大家敢去做玻色愛因斯坦凝聚。
整個領域的發展是得益於很多科學家的，我覺得這個領域不應該只有一次得到肯定，應該很多次得到肯定。所以我想，在後面把dream變成reality的科學家，我覺得在未來也是應該得到肯定的。我想這一點在今天獲獎的那幾位科學家即我們業界的先驅那裡，也肯定會很認可這一點。
《知識分子》：在賀楊振寧百歲的時候，您曾經說，因回國之後做了非常出色的工作，以至於導致您和您導師的關係一度緊張。當時具體是什麼樣的一個情況？
潘建偉：在這個領域的發展裡，我導師是非常重要的，我作爲學生是具體去實施技術的一個實現者。那麼到後面我們做多光子糾纏的時候，其實我回國之後，我們中國就變成了國際上最好的了。這樣一來，大家就講，因爲這裡面貢獻很大的是糾纏光子推動量子信息科學的發展，那麼這樣的話可能對導師來說，確實我們就變成競爭者了，而且競爭者在具體走的時候又跑到前面去了，那麼當然可能就會有一些不愉快發生。
後來楊振寧先生就專門請我的導師來到清華訪問，還請我導師吃飯。在他的推動下，後來我與我的導師就又開始了很好的合作。後來，在每一個重要時刻，我覺得我導師對我都非常好，我也非常尊重我的導師。這一點楊先生給我們做出了很好的榜樣和很好的指引，他讓我跟導師有一個很好的關係。
我與我導師的合作與友誼，直到今天都有保持。稍後，我們還會成立一箇中奧的量子基礎研究的聯合中心，他是那邊的負責人，我是中方的負責人，所以我們的合作會一直的進行下去。
《知識分子》：我們也很關心中國的現在的量子信息、量子計算的發展是怎麼樣的，中國在這些領域的研究在世界上處於什麼水平？
潘建偉：我自己來說自己不太好，這裡只引用一下國外媒體的說法。比如說，其實早在2007年的時候，英國的《新科學家》雜誌就發佈過一次特刊，專門討論中國的崛起，裡面專門講了 the people's quantum computer，講我們中國正在成爲一個創新的國度，裡面專門提到了“人民的量子計算機”，因爲我們中華人民共和國在這些領域已經在世界上牢牢地佔據了領先地位。
到了去年的6月份，美國的《科學》雜誌又講，真的得益於中國“墨子號”等重要成果，迫使當時的特朗普政府啓動了美國的量子行動計劃。也就是說，他們認爲我們給他們確實是起到了很好的推動作用，說我們肯定是處於世界領先的，我們給他們帶來了壓力。所以從這種角度上講，我覺得我們中國在量子技術，特別是在量子通信和量子計算方面，在國際上我們是很好的，是處於第一方陣的。
再比如2021年，當時的法國總統馬克龍在啓動法國的量子計劃的時候，說法國要努力爭取繼中美之後成爲世界前三。那麼也就是說，我們不敢說我們是第一，但是我們肯定是在前二。當然，這得益於國家的支持，我們科學家也很努力，因此取得了這樣的成績。
《知識分子》：這次獲獎是不是也會對這個領域有更好的一個促進作用？
潘建偉：我覺得因爲這些工作應該都是20多年前的工作，所以現在的發展比當時的發展要快得很多。
我想在1997年的時候，我是很難肯定我們在有生之年能夠讓這個東西離開我們的實驗室，走入現實的應用。1997年的實驗，我們只做了三十幾個釐米，現在我們準備做36,000公里了，這是兩個完全不同的概念，是需要科學和技術上的巨大進步才能做到這一點。所以我覺得現在有好的推動，其實還得靠我們自己，那是對過去的一個肯定，對過去科學家的肯定。
《知識分子》：量子信息的另外一位先驅，在今年獲得科學突破獎的布拉薩德曾表示，19世紀是蒸汽的時代，20世紀是信息時代，21世紀往下看應該是量子的時代，您是否認同這個說法，另外，相對於量子信息來說，好像量子計算還需要經過一段時間纔可以真正成熟，您有沒有一個展望？
潘建偉：今年獲得科學突破獎的四位專家（Charles H. Bennett, Gilles Brassard, David Deutsch,Peter W. Shor），有兩位是提出量子計算的，有兩位是提出量子通信以及量子信息的一些基本理念，而這些理念是直接推動了量子計算的發展，這是四位理論專家。
所以今年我們這個領域也可以算是是雙喜臨門了，兩邊都得到了充分的肯定，無論從理論和實驗上。我覺得我們對一些物質科學基本現象，如果說能夠得到非常充分的理解，因爲我們的整個世界是由原子組成，所以最後涉及到的都是來計算一些原子、電子的能級的分佈等等，那麼在這裡面用我們傳統計算機在本質上就只能算其中的一小部分，對絕大多數問題是算不動的。
所以從這個角度上來講，如果沒有量子信息處理的發展，沒有量子計算的發展，我們未來對自然界的理解將是非常困難的，所以我覺得將來能夠對自然有一個比較全面的理解，一定要發展量子信息技術。
量子計算什麼時候能成功出來？我覺得我們在五年的時間裡面，我們很有信心能夠造出一些專用的量子模擬機來推動整個領域的發展，這是第一點。
第二點，我覺得我們現在面臨非常重要的問題要來解決糾錯的問題。如果說糾錯的問題能解決的話，我覺得10~15年後通用的量子計算也會取得長足的進展。所以，從某種意義上講，我們五年裡面就會有非常讓人驚喜的一些東西出來了，但10~15年後（會到何種程度）我們現在還不知道，但是我們是充滿期待的。如果說能夠把計算過程當中所產生的一些錯誤給解決的話，我覺得這個領域在10~15年裡面是大有可爲的。
《知識分子》：量子信息或者量子計算的發端其實是比較早了，像這次諾獎涉及到的貝爾不等式的檢驗，貝爾本人雖然沒獲諾獎，但一直鑽研這個問題。您本人也是從年輕人，然後逐漸成長爲領軍人物，不知道您有什麼樣的建議給到年輕人，在一個領域不太熱的時候能夠堅持做下去？
潘建偉：我覺得如果貝爾在世的話，他應該很多年之前就獲獎了，因爲人有時候需要一些幸運的成分在裡面。
對於年輕人來說，其實前陣子我有一個關於楊振寧先生傳的一個解讀，我覺得楊先生說的那幾條都是非常重要的。他覺得要在一個領域剛剛興起的時候，你就要介入，要在早期就介入。
我在1996年的時候，當時就相當於正好是有幸參與了量子信息技術的第一批實驗。我們當時應該是1997年就在《自然》上發表了文章，是量子信息的第一個發表在《自然》或《科學》雜誌上的文章。所以從這種角度上講，要學會選擇一個比較好的領域，在這個領域剛剛開始興起的時候就進去，這是非常重要的。