潘建伟：把量子密钥送上太空

潘建伟：把量子密钥送上太空

他担任“墨子号”量子科学实验卫星首席科学家，把量子密钥从千公里高空发回地面

潘建伟，男，汉族，1970年3月生于浙江东阳，九三学社社员。1992年他从中国科学技术大学近代物理系本科毕业，1995年获该校理论物理硕士学位，1999年获奥地利维也纳大学实验物理博士学位。他2011年当选中国科学院院士，2024年当选英国皇家学会外籍院士，现任中国科学技术大学常务副校长、教授，兼任中国科学院量子信息与量子科技创新研究院院长。2012年起，他历任中国科学技术大学校长助理、副校长。

2016年8月16日1时40分，甘肃酒泉。长征二号丁运载火箭从发射塔上升起，把一颗名为“墨子号”的卫星送入夜空。这是世界首颗量子科学实验卫星。它不拍照，也不做通信中继，它的任务是在卫星和地面之间分发量子密钥，让信息在原理上无法被窃听。这颗卫星的首席科学家，是时年46岁的中国科学技术大学教授潘建伟。

为什么要上天？量子密钥分发靠单个光子传输，光在光纤里会衰减，两百公里之后就几乎被吸收殆尽。想跑得更远，就得设立可信中继站，一站一站接力，而每一站都可能成为泄密的缺口。光穿过大气层时的能量损耗只有约两成，天地之间几千公里的距离，反而比地表光纤更适合光子长途旅行。把中继站放到天上去，思路就此打开。

这条路他走了很多年。1996年，从中国科大硕士毕业的潘建伟赴奥地利求学，进入量子实验物理学家安东·蔡林格的实验室。1997年，他与同事在国际上首次实现量子隐形传态，这项实验后来被公认为量子信息实验研究的开山之作。1999年，《自然》杂志把它列入“百年物理学21篇经典论文”。2001年，31岁的他回国，在中国科学技术大学组建量子物理与量子信息实验室。他后来说：“核心技术只有掌握在自己手里，才算拥有底气。”

先落地，再上天。2017年9月29日，中国科学院宣布，世界首条量子保密通信干线“京沪干线”正式开通。这条干线连接北京、上海，贯穿济南、合肥，全长2000余公里，沿线设32个中继站点，全线路密钥率大于20kbps。项目2013年7月由国家发展改革委批复立项，中国科学技术大学作为建设主体承担。开通当天，干线通过北京接入点与“墨子号”的地面站相连，中国与奥地利之间借助卫星实现了距离达7600公里的洲际量子密钥分发。地面与太空的两段链路，第一次接在了一起。

这颗卫星的分量写在数字上。据中国科学院2020年10月的通报，“墨子号”与地面光学站建立光链路后，在1200公里通信距离上，星地量子密钥的传输效率比同等距离的地面光纤信道高出20个数量级；地星量子隐形传态实验的通信距离从500公里到1400公里，全部6个待传送态均以大于99.7%的置信度超越经典极限。2018年1月31日，美国科学促进会宣布，将2018年度克利夫兰奖授予“墨子号”科研团队，这是该奖设立90余年来，中国科学家在本土完成的科研成果首次获奖。

潘建伟的战场不只在通信。2020年12月4日，中国科学技术大学宣布，他与陆朝阳等人构建了76个光子的量子计算原型机“九章”，求解高斯玻色取样只需200秒，而当时世界最快的超级计算机“富岳”要用6亿年。论文当天在线发表于《科学》杂志，审稿人给出“一个最先进的实验”“一个重大成就”的评价。这台机器以中国古代数学专著《九章算术》命名。2021年5月，团队又研制出62比特可编程超导量子计算原型机“祖冲之号”。同年10月，“九章二号”与“祖冲之二号”相继问世，中国成为在光量子与超导量子两条技术路线上都实现量子计算优越性的国家。

量子信息已被写进国家规划。2021年3月发布的《中华人民共和国国民经济和社会发展第十四个五年规划和2035年远景目标纲要》提出，在类脑智能、量子信息、基因技术、未来网络、深海空天开发、氢能与储能等前沿科技和产业变革领域，组织实施未来产业孵化与加速计划，谋划布局一批未来产业。这份文件里的“量子信息”，与“墨子号”“九章”“祖冲之号”一一对应。

他把很多精力放在人身上。从1997年起，他每年利用假期回国讲学，带动一批研究人员进入量子领域。这些年，团队送出一批又一批年轻人出国深造。2026年9月6日，在合肥中国科学技术大学举行的一场活动上，他对台下的学生说：“学成了，希望你们能回来。”又说：“中国前沿科技的未来，在你们的接力奔跑里！”这两句话出自中国新闻网当天的报道。同台的三位讲述者，分别生于70年代、80年代和95后。

荣誉清单可以列得很长。2016年1月，他领衔的“多光子纠缠及干涉度量”项目获2015年度国家自然科学奖一等奖。2017年9月，获未来科学大奖物质科学奖。2018年12月18日，庆祝改革开放40周年大会授予他“改革先锋”奖章，对应的称号是“量子信息研究的创新者”。2019年9月，获“最美奋斗者”称号。2024年5月16日，他当选英国皇家学会外籍院士；同年6月20日，香港中文大学授予他荣誉博士学位。此外，他还是九三学社第十五届中央委员会副主席、中国科学技术协会第十届全国委员会副主席。

从1997年维也纳实验室里那一次量子隐形传态，到2020年12月4日“九章”算出的200秒，中间隔了二十三年。合肥的实验室里，新一代原型机仍在升级；五百多公里高的轨道上，墨子号仍在飞行，密钥仍在星地之间往返。（香港府右新闻·《时代风云》栏目组）