9月， 中国科学技术大学2024级新生开学典礼上，校长包信和将校名拆开，对应了四位科学家：“中国”，对应杨承宗，我国放射化学奠基人，以中国为首，终身科教报国；“大学”，对应钱学森和李政道，他们“文理双全”，是全面发展的榜样；“科学技术”，则对应了潘建伟。包信和解释称，潘建伟主攻的量子理论“是当今世界最深奥和最重要的科学之一”，他鼓励新生向“无人区”进发，追求“高峰要高到九重”……
上述四人中，潘建伟显得很特别。他还“年轻”，今年54岁，仍在科研一线冲锋。他研究的领域“量子信息技术”，曾经在很长时期，因为过于前沿而少人问津，称之为“无人区”并不夸张。而今天的量子信息技术，与AI 一起被看作“下一代革命性技术”。风口当前，世界发现，以潘建伟为代表的中国量子信息“新势力”，站在最前边。
好奇的少年
量子理论， 前沿、晦涩，为人津津乐道的是，连爱因斯坦也无法接受量子理论的某些“原理”。比如，“量子纠缠”，爱因斯坦认为它违背狭义相对论，因此不合理。他称之为“鬼魅般的超距作用”。
这门“ 鬼魅般” 的学科，也困扰过年少的潘建伟。1987年高考那年，潘建伟有机会被保送到浙江大学。“因为当时保送的专业不是物理，所以我放弃了。”最终，他被中国科学技术大学近代物理系录取。
本科时，潘建伟接触到量子力学。“从一开始，我就被量子力学搞糊涂了。”潘建伟的疑惑同爱因斯坦一样，“像量子叠加、量子纠缠的问题，当时我觉得是不应该发生的，有一次期中考试还差点因此没及格”。
潘建伟与量子学说，算是“不打不相识”。1992 年本科毕业，潘建伟在论文中向“不合常理”的量子力学理论提出了质疑，“我试图在论文中找个例证，来否认这个理论”。也因为这次挑战，他迷恋上量子世界的奥妙与未知。继续攻读硕士的他，选择的方向是量子基本理论。
但那时的潘建伟已经知道，要破解“ 鬼魅般” 的量子世界，单纯的理论研究远远不够。1996 年硕士毕业后，潘建伟选择到量子学说的“出生地”——奥地利，他入读因斯布鲁克大学，师从2022 年诺贝尔物理学奖得主之一安东·塞林格。
塞林格的实验室，是量子实验重地。潘建伟曾在多个场合回忆他与塞林格的第一次见面，那年他26 岁。塞林格问他，你的梦想是什么？青年的潘建伟张口就说：“我将来就想在中国建一个您这里的实验室，世界一流的量子光学实验室。”塞林格对他点头，说：“很好啊。”
这时期，潘建伟的生命中还有另一件大事。1987年高考那年，他在日记里写下一个愿望，希望能娶一位高中女同学为妻。9年后，潘建伟读博那年，这位女同学答应了他。后来在一次演讲中，潘建伟重提这件事，说：“这么困难的事情我都做到了，还有什么事情不能做成呢！”
“墨子”问鼎与量子计算
潘建伟是幸运的。1996年攻读博士，他很快参与起塞林格领导的一项重要实验。1997 年，论文发表，标题是很简单的《量子隐形传态》，潘建伟是论文第二作者。这篇论文，被《自然》杂志选入20世纪的“百年物理21 篇经典论文”，其成果与相对论的建立、DNA双螺旋结构的发现等并列，被公认为量子信息技术的“开山之作”。第二作者潘建伟，也从此名声大噪。
但这仅仅是一个好的开始。所谓的科研，不仅开头难，而且步步难。
潘建伟记得，1996年的实验室里，量子密钥传输距离只能做到几十厘米，量子隐形传态也只能传输30多厘米。潘建伟有一个要好的朋友，当时断言：在有生之年不会看到这项技术成为现实。到了2017年，当潘建伟的团队真的用技术改变了现实，这位朋友“简直说不出话，觉得这是匪夷所思的事情”。
就像他花了9年时间追到妻子那样，潘建伟显然是一个长期主义的行动派。
博士毕业后，2001年， 潘建伟回国任教，在中国科学技术大学组建了物理与量子信息实验室，他开启了一段“候鸟”时光。从2001年到2008年，他常年先后在奥地利和德国“两边跑”，重点学习了量子纠缠态的制备工艺，以及量子存储技术。2011年，41岁的潘建伟当选中国科学院院士，成为中国当时最年轻的院士。
在量子通信领域，我们可以从最初“实验室里几十厘米”的传输距离出发，窥见在这条路上，潘建伟走了多远。
早在2008年秋，潘建伟团队就在合肥建立了世界上第一个光量子电话网，实现了“一次一密”加密方式的实时网络通话。量子通信开始在一座城市的范围内落地。
2016年8月16日，“墨子号”量子科学实验卫星升空。潘建伟团队通过“墨子号”，在国际上率先成功实现了千公里级的星地双向量子纠缠分发。此外，“墨子号”首次成功实现了从卫星到地面的量子密钥分发和从地面到卫星的量子隐形传态。潘建伟将“几十厘米”扩展到了“天地之间”。
“ 墨子号” 的成功， 标识了中国成为量子技术“领跑者”的转变，也牢牢确立着中国“领跑者” 的位置。但这些成就，还不是潘建伟的全部。“墨子号”的既定任务，大多与量子通信相关，而量子信息技术被公认为最重要的领域，是量子计算。
2019年10月， 谷歌AI 量子实验室在《自然》发文称实现了量子优越性，成为第一个摘到胜利果实的团队。谷歌采用高温超导电路量子计算芯片“悬铃木”，拥有53个有效量子比特，所执行的“特定任务”是“随机线路取样”问题（量子计算机只在一些特定问题上有“优越性”）。谷歌宣称，“悬铃木”在这个任务上，比经典超算拥有十亿倍的性能优势。虽然后经IBM 优化算法，在随机线路取样任务上经典计算机已经可以追平“悬铃木”的计算性能，但这无碍于谷歌确实证明了量子优越性的存在。
一年多后，该领域迎来了潘建伟的团队。2020年12月，潘建伟团队的量子计算机“九章”在执行“玻色子采样问题”上，实现量子优越性，比最强超算“富岳”高效100万亿倍。
比起“ 悬铃木”，“ 九章”的优越性难以被计算机算法追平。因此，“九章”也被评价为，人类第一次实现无可争议的量子优越性。需要说明的是，“悬铃木”属于超导量子计算机，“九章”则是光量子计算机，两者不能放在一起比较。
2021年，潘建伟团队发布62 个量子比特的量子计算机“祖冲之号”，属于超导量子计算机。也就是说，中国是目前唯一一个在两种路线的量子计算领域都实现了量子优越性的国家。这再度确立了中国“领跑者”的地位。
勇闯“无人区”
重担在身，难免疲惫，潘建伟并不回避这一点。
2017年，一次在西湖大学致词时，他曾说，从后台走向世界前沿，“压力很大”。跟跑时只要紧跟着第一方阵就行了，如今“领跑”生怕被追上，害怕辜负大家的厚望。
潘建伟的压力，一方面固然来自国际竞争， 另一方面，当科研走到了最前边，就不再只是一次次的突破，还可能有一次次的试错。但对于从事科研工作的青年科学家们，潘建伟依然鼓励他们勇闯“无人区”，也就是新兴领域。
今年3月，潘建伟受访时，对年轻人提出两条建议。一是选择自己感兴趣的领域，“有兴趣就会有耐心，就能够长期坚持下去”。二是选择一个新兴领域和在该领域活跃的导师，“进入一个新兴领域，是避免‘卷’的一个比较好的方式，因为该领域长满了科学的果子，研究者又不太多，跳一跳就能够得到……新兴学科一定处在活跃期”。
（摘自《南风窗》2024年第20期，本刊有删节）