中國量子雷達遠程探測 創造世界紀錄早是家常便飯

原標題:量子雷達遠程探測 創造世界紀錄早是家常便飯

2015年，11月初，大西北已經入冬，但對量子雷達團隊成員來說，寒風沒什麼大不了的，更讓他們焦急的是驗收之前兩個小時的突發停電。

與其他外場的情況不同，近紅外波段的量子探測屬於14所新開創的領域，環境需求比較特殊，沒有可靠的野外保障裝備，也沒有成熟的基地可以依託，因此從設備的供電、防護到人員的住宿、伙食都需要項目組從頭安排，試驗場地則要先與當地村民達成協議，從「斫榛莽、焚茅筏」開始，在一個小山頭上開闢出一塊空地。量子雷達試驗設備主要供電來自於一個廢棄小磚窯的電力線路，停電在平時也是家常便飯，項目組準備了小型發電機備用，但是就在驗收之前，發電機也因故障停工了。

量子雷達原理樣機的驗收只能在夜間進行，日落之後的海北高原更加寒冷，項目組把驗收專家送往縣城的賓館休息，立即聯繫相關單位，並連夜在實驗艙中整理設備，隨時準備恢複試驗。終於，在半夜12點左右，供電恢復了。凌晨6點的外場，寒冷、安靜，量子雷達的發射端緩緩轉動，20公裡外的、50公裡外的目標一一被探測到，隨後，轉檯轉向某角度，屏幕上顯示在數百公裡外的位置忽然檢測出明顯的信號，國內首台威力突破百公里量級的同類型雷達樣機通過驗收！

就在高原湖畔，我們量子雷達研究團隊對量子雷達樣機進行了遠程探測試驗，一舉突破了同類雷達的探測極限，在國際上首次實現量子層次的遠程雷達探測。2016年，美國智庫caps援引了量子雷達團隊的研究進展，指出完成了量子雷達樣機的遠程試驗走到了世界的前列。

就像是一個隱喻，來自的「墨子號」量子衛星從太空發出兩道紅色的光，看上去像極了漢字里大寫的「人」字，這幅景象被當作「封面」，刊印在6月17日的美國知名學術期刊雜誌《科學》上。這一次科學站到了世界面前，而且是挺直腰桿，站在了最前沿。

6月16日，量子科學實驗衛星首席科學家、科學技術大學副校長潘建偉院士在媒體的閃光燈下宣布：率先實現了「千公里級」的星地雙向量子糾纏分發，打破了此前國際上保持多年的「百公里級」紀錄，回答了愛因斯坦關於量子力學的「百年之問」。

讚譽、解讀、報道紛至沓來——

《科學》雜誌審稿人稱該成果是「兼具潛在實際現實應用和基礎科學研究重要性的重大技術突破」，並斷言「毫無疑問將在學術界和廣大的社會公眾中產生非常巨大影響」。

美國波士頓大學量子技術專家謝爾吉延科評價：這是一個英雄史詩般的實驗，研究人員的技巧、堅持和對科學的奉獻應該得到最高的讚美與承認。

在中科院新聞發布當天，潘建偉沒有刻意掩飾自己的激動，他說：「這是我這輩子目前為止，做過的最好的科學成果。」

儘管對他和他的團隊來說，所謂領跑，或是創造世界紀錄，早已是家常便飯——

英國《自然》雜誌在報道潘建偉團隊量子通信研究成果時就提到：這標誌著在量子通信領域的崛起，從10年前不起眼的國家發展為現在的世界勁旅，將領先於歐洲和北美。

「世紀之問」：全球大國新博弈

人類之所以愛上科學，很大程度上在於它能夠探索未知，滿足我們的好奇心。如今，一個不難描述的未知問題擺在人類面前——

在人類肉眼看不到的微觀世界中，事物究竟是以「概率」而存在的，還是「確定」存在的？舉個關於足球的例子，在宏觀世界，我們可以確定地知道它究竟在哪個點，但在微觀世界，一個足球就相當於一個粒子，人們似乎只能判斷它出現在足球場某個點的概率，卻無法確切地知道它究竟在哪裡。

按照潘建偉的說法，要讓量子通信實用化，需要實現量子糾纏的「遠距離」分發。一代又一代學者接力走下來，人類似乎遭遇了「瓶頸」：由於量子糾纏「太脆弱」，會隨著光子在光纖內或地表大氣中的傳輸距離而衰減，以往的實驗只停留在「百公里」量級的距離。

潘建偉粗略地測算過，使用光纖進行量子分發，傳輸「百公里」距離，損耗已達99%；傳輸「千公里」的距離，每送1個光子大約需要3萬年，「這就完全喪失了通信的意義」。

「彎道超車」：在太空領跑

事實上，在量子物理學誕生的一百多年裡，有關研究始終長盛不衰。但是，在只爭朝夕的國際科研競爭前幾十年，一直難見到人的身影。起步晚，是人甩不掉的標籤，但這並不妨礙我們「彎道超車」。

2003年，潘建偉團隊開始實驗「長距離」量子糾纏，從13公里到100公里，從追趕走向超越。2012年8月9日，國際學術期刊《自然》雜誌以封面標題形式發表了潘建偉團隊的研究成果：他們在國際上首次成功實現了「百公里」量級的自由空間量子隱形傳態和糾纏分發。

這一成果不僅刷新世界紀錄，有望成為遠距離量子通信的里程碑，而且為發射全球首顆量子科學實驗衛星即如今的「墨子號」奠定了技術基礎。同年12月6日，《自然》雜誌為該成果專門撰寫了長篇新聞特稿《數據隱形傳輸：量子太空競賽》，詳細報道了這場激烈的量子太空競賽。

又過了4年，潘建偉團隊通過發射「墨子號」衛星，將「量子糾纏」的實驗距離拉到「1200公里」，把科學家一直假想的實驗變成了現實，也讓量子在太空中領跑全球。

加拿大滑鐵盧大學量子技術專家延內魏因說，國際上確實存在量子科研競賽。「團隊已克服了好幾個重大技術與科學挑戰，清楚地表明了他們在量子通信領域處於世界領先地位。」

異軍突起：體制機製做後盾

潘建偉不止一次地被問到：這一次為何得以領先歐美國家？

而他的回答，往往是「集中力量辦大事」，有賴於「大科學」項目建設的高效性。

那時，有一個叫彭承志的，還是一頭黑髮的年輕小伙，如今卻已是頭髮花白的量子衛星科學應用系統總師、科學技術大學的教授，也是這次「千公里」量級重要成果的主要完成人之一。

據他回憶，2003年，潘建偉找到還是博士生的他，向他描述量子通信的前景。他問潘建偉：「這個事，是不是挺牛的？」

潘建偉說：「是世界上最牛的，至少是之一」。