潘建偉：把量子密鑰送上太空

潘建偉：把量子密鑰送上太空

他擔任“墨子號”量子科學實驗衞星首席科學家，把量子密鑰從千公里高空發回地面

潘建偉，男，漢族，1970年3月生於浙江東陽，九三學社社員。1992年他從中國科學技術大學近代物理系本科畢業，1995年獲該校理論物理碩士學位，1999年獲奧地利維也納大學實驗物理博士學位。他2011年當選中國科學院院士，2024年當選英國皇家學會外籍院士，現任中國科學技術大學常務副校長、教授，兼任中國科學院量子信息與量子科技創新研究院院長。2012年起，他歷任中國科學技術大學校長助理、副校長。

2016年8月16日1時40分，甘肅酒泉。長征二號丁運載火箭從發射塔上升起，把一顆名為“墨子號”的衞星送入夜空。這是世界首顆量子科學實驗衞星。它不拍照，也不做通信中繼，它的任務是在衞星和地面之間分發量子密鑰，讓信息在原理上無法被竊聽。這顆衞星的首席科學家，是時年46歲的中國科學技術大學教授潘建偉。

為什麼要上天？量子密鑰分發靠單個光子傳輸，光在光纖裏會衰減，兩百公里之後就幾乎被吸收殆盡。想跑得更遠，就得設立可信中繼站，一站一站接力，而每一站都可能成為泄密的缺口。光穿過大氣層時的能量損耗只有約兩成，天地之間幾千公里的距離，反而比地表光纖更適合光子長途旅行。把中繼站放到天上去，思路就此打開。

這條路他走了很多年。1996年，從中國科大碩士畢業的潘建偉赴奧地利求學，進入量子實驗物理學家安東·蔡林格的實驗室。1997年，他與同事在國際上首次實現量子隱形傳態，這項實驗後來被公認為量子信息實驗研究的開山之作。1999年，《自然》雜誌把它列入“百年物理學21篇經典論文”。2001年，31歲的他回國，在中國科學技術大學組建量子物理與量子信息實驗室。他後來說：“核心技術只有掌握在自己手裏，才算擁有底氣。”

先落地，再上天。2017年9月29日，中國科學院宣佈，世界首條量子保密通信幹線“京滬幹線”正式開通。這條幹線連接北京、上海，貫穿濟南、合肥，全長2000餘公里，沿線設32個中繼站點，全線路密鑰率大於20kbps。項目2013年7月由國家發展改革委批覆立項，中國科學技術大學作為建設主體承擔。開通當天，幹線通過北京接入點與“墨子號”的地面站相連，中國與奧地利之間藉助衞星實現了距離達7600公里的洲際量子密鑰分發。地面與太空的兩段鏈路，第一次接在了一起。

這顆衞星的分量寫在數字上。據中國科學院2020年10月的通報，“墨子號”與地面光學站建立光鏈路後，在1200公里通信距離上，星地量子密鑰的傳輸效率比同等距離的地面光纖信道高出20個數量級；地星量子隱形傳態實驗的通信距離從500公里到1400公里，全部6個待傳送態均以大於99.7%的置信度超越經典極限。2018年1月31日，美國科學促進會宣佈，將2018年度克利夫蘭獎授予“墨子號”科研團隊，這是該獎設立90餘年來，中國科學家在本土完成的科研成果首次獲獎。

潘建偉的戰場不只在通信。2020年12月4日，中國科學技術大學宣佈，他與陸朝陽等人構建了76個光子的量子計算原型機“九章”，求解高斯玻色取樣只需200秒，而當時世界最快的超級計算機“富嶽”要用6億年。論文當天在線發表於《科學》雜誌，審稿人給出“一個最先進的實驗”“一個重大成就”的評價。這台機器以中國古代數學專著《九章算術》命名。2021年5月，團隊又研製出62比特可編程超導量子計算原型機“祖沖之號”。同年10月，“九章二號”與“祖沖之二號”相繼問世，中國成為在光量子與超導量子兩條技術路線上都實現量子計算優越性的國家。

量子信息已被寫進國家規劃。2021年3月發佈的《中華人民共和國國民經濟和社會發展第十四個五年規劃和2035年遠景目標綱要》提出，在類腦智能、量子信息、基因技術、未來網絡、深海空天開發、氫能與儲能等前沿科技和產業變革領域，組織實施未來產業孵化與加速計劃，謀劃佈局一批未來產業。這份文件裏的“量子信息”，與“墨子號”“九章”“祖沖之號”一一對應。

他把很多精力放在人身上。從1997年起，他每年利用假期回國講學，帶動一批研究人員進入量子領域。這些年，團隊送出一批又一批年輕人出國深造。2026年9月6日，在合肥中國科學技術大學舉行的一場活動上，他對台下的學生說：“學成了，希望你們能回來。”又說：“中國前沿科技的未來，在你們的接力奔跑裏！”這兩句話出自中國新聞網當天的報道。同台的三位講述者，分別生於70年代、80年代和95後。

榮譽清單可以列得很長。2016年1月，他領銜的“多光子糾纏及干涉度量”項目獲2015年度國家自然科學獎一等獎。2017年9月，獲未來科學大獎物質科學獎。2018年12月18日，慶祝改革開放40週年大會授予他“改革先鋒”獎章，對應的稱號是“量子信息研究的創新者”。2019年9月，獲“最美奮鬥者”稱號。2024年5月16日，他當選英國皇家學會外籍院士；同年6月20日，香港中文大學授予他榮譽博士學位。此外，他還是九三學社第十五屆中央委員會副主席、中國科學技術協會第十屆全國委員會副主席。

從1997年維也納實驗室裏那一次量子隱形傳態，到2020年12月4日“九章”算出的200秒，中間隔了二十三年。合肥的實驗室裏，新一代原型機仍在升級；五百多公里高的軌道上，墨子號仍在飛行，密鑰仍在星地之間往返。（香港府右新聞·《時代風雲》欄目組）