品味科學(xué) 演繹激揚(yáng)人生
郭光燦，1942年生于福建惠安，現(xiàn)為中國(guó)科技大學(xué)物理系教授、博士生導(dǎo)師、中國(guó)科學(xué)院量子信息重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室主任、中國(guó)光學(xué)學(xué)會(huì)副理事長(zhǎng)、中國(guó)物理學(xué)會(huì)常務(wù)理事、全國(guó)量子光學(xué)專(zhuān)業(yè)委員會(huì)主任、科技部973項(xiàng)目“量子通信與量子信息技術(shù)”首席科學(xué)家、中科院重要方向項(xiàng)目首席科學(xué)家，國(guó)家基金委創(chuàng)新群體學(xué)術(shù)帶頭人。1981年～1983年，在加拿大多倫多做訪問(wèn)學(xué)者；1997年提出量子避錯(cuò)編碼原理；1998年提出概率量子克隆原理，并研制成功量子概率和普適克隆機(jī)；2000年提出新型量子處理器，2002年獲得中科院自然科學(xué)二等獎(jiǎng)；2003年獲得國(guó)家自然科學(xué)二等獎(jiǎng)和何梁何利獎(jiǎng)，當(dāng)選為中科院院士；2005年被聘為北京大學(xué)物理學(xué)院兼職教授；2009年當(dāng)選第三世界科學(xué)院院士。
他，是鐵桿武俠迷，看遍金庸的每一本武俠小說(shuō)；
他，是地道閩南人，鐘愛(ài)那一曲《愛(ài)拼才會(huì)贏》；
他，是曾經(jīng)貧困的漁家子弟，能吃上一餐煮地瓜就已經(jīng)很滿足；
他，是今天譽(yù)滿學(xué)界的中國(guó)科學(xué)院院士，成就等身卻依然奮力前行。
他就是郭光燦，一個(gè)古稀之年依然求新、求變的執(zhí)著科學(xué)家。他在科學(xué)的道路上細(xì)細(xì)品味，演繹了一段激揚(yáng)的科研人生。
癡迷量子，不可自拔
按照郭光燦所說(shuō)，他研究量子技術(shù)“純粹是興趣愛(ài)好和跟著感覺(jué)走”，他也不知道未來(lái)會(huì)發(fā)展成什么樣兒，只是直覺(jué)告訴他，這個(gè)方向一定能挖掘出許多新的技術(shù)。也許正是這種好奇心的驅(qū)使，郭光燦大膽地將研究從無(wú)線電轉(zhuǎn)向了物理學(xué)領(lǐng)域，這一轉(zhuǎn)便與量子結(jié)下了不解之緣，一發(fā)而不可收。
其實(shí)最初郭光燦研究的是激光，1974年他與同事一起成功研制出了國(guó)內(nèi)第一臺(tái)氮分子和染料激光器，并奪得當(dāng)時(shí)的全國(guó)科學(xué)大會(huì)獎(jiǎng)勵(lì)，研究道路一片平坦。但在上世紀(jì)80年代初，他開(kāi)始迷上量子，毫不猶豫放棄了小有成就的氣體激光器研究，進(jìn)而轉(zhuǎn)戰(zhàn)研究量子光學(xué)理論。1981年左右，郭光燦出國(guó)訪問(wèn)學(xué)習(xí)，他發(fā)現(xiàn)在國(guó)內(nèi)仍然處于空白的量子光學(xué)，在國(guó)外已經(jīng)發(fā)展了近20年，而且各方面研究已經(jīng)做得風(fēng)生水起?？晒鉅N仍然不死心，“不管這個(gè)領(lǐng)域在國(guó)內(nèi)多落后，我依然堅(jiān)持做下去，還要做出成績(jī)來(lái)?！?/FONT>
從理論跨進(jìn)實(shí)驗(yàn)
1983年，郭光燦回國(guó)，為了迎頭趕上落后20年的差距，他花費(fèi)大量時(shí)間和精力自學(xué)量子理論，甚至跑去蹭一些量子場(chǎng)論這樣的理論物理基礎(chǔ)課，工作學(xué)習(xí)到深夜更是家常便飯。那時(shí)受到“文革”的影響，國(guó)內(nèi)學(xué)術(shù)環(huán)境不是太好，郭光燦依靠少量經(jīng)費(fèi)，奔波全國(guó)各地宣講量子研究的重要性，立志要培養(yǎng)出一批中國(guó)的量子科學(xué)技術(shù)研究人才。
經(jīng)過(guò)整整10年的蓄積，郭光燦不僅為國(guó)家培養(yǎng)了一大批研究生，也讓世界量子光學(xué)理論研究的舞臺(tái)聽(tīng)到了來(lái)自中國(guó)的聲音。如今國(guó)內(nèi)從事量子光學(xué)及相關(guān)領(lǐng)域研究的人才大多受到他的啟蒙?；貞涍@段激情歲月，郭光燦依然記憶猶新，難以忘懷，他說(shuō)這才是真真切切的十年磨一劍。
轉(zhuǎn)戰(zhàn)量子信息，成為領(lǐng)頭羊
上世紀(jì)90年代初，郭光燦再次從量子光學(xué)轉(zhuǎn)戰(zhàn)量子信息技術(shù)，這一轉(zhuǎn)使他成為我國(guó)量子信息領(lǐng)域最有成就的科學(xué)家和領(lǐng)頭羊。
郭光燦說(shuō)，不論是現(xiàn)在的計(jì)算機(jī)還是通信技術(shù)，到一定極限可能就沒(méi)辦法再發(fā)展下去，要突破就必須運(yùn)用新原理，而把量子理論與信息技術(shù)結(jié)合，能夠?qū)崿F(xiàn)許多現(xiàn)在信息技術(shù)無(wú)法實(shí)現(xiàn)的功能。比如量子密碼學(xué)理論上能保證通信的絕對(duì)安全，這是經(jīng)典密碼學(xué)做不到的。再如目前備受關(guān)注的量子計(jì)算機(jī)，一旦生產(chǎn)出來(lái)，將使人類(lèi)文明大踏步發(fā)展?！叭绻孔蛹夹g(shù)能夠得到充分挖掘，一定會(huì)大大改善人類(lèi)社會(huì)的生產(chǎn)力。”
盡管如此，郭光燦最初研究量子信息技術(shù)卻坐了近十年的冷板凳。當(dāng)時(shí)國(guó)際上剛剛興起量子信息技術(shù)研究，國(guó)內(nèi)尚無(wú)人對(duì)該領(lǐng)域的發(fā)展有所認(rèn)識(shí)，自然也沒(méi)人關(guān)注。早期，郭光燦的工作幾乎沒(méi)有得到過(guò)重視，更別說(shuō)申請(qǐng)大的項(xiàng)目支持。為此，他帶著研究生做了許多宣傳工作?！拔覀?cè)谙嚓P(guān)物理學(xué)雜志上發(fā)表大量介紹量子信息的科普性文章，得到了許多高校的響應(yīng)。我還利用香山會(huì)議宣傳量子信息技術(shù)，慢慢的國(guó)內(nèi)學(xué)術(shù)界開(kāi)始了解量子信息的重要性，但要得到重視，道路仍然漫長(zhǎng)?！?/FONT>
激情演講
那幾年郭光燦孤軍奮戰(zhàn)，常常有種“獨(dú)守空房”的落寞和心酸，但即使要借錢(qián)買(mǎi)設(shè)備，他也堅(jiān)持做研究。申請(qǐng)項(xiàng)目失敗一次就再來(lái)一次，屢戰(zhàn)屢敗，屢敗屢戰(zhàn)。2001年，量子通信和量子信息技術(shù)終于得到國(guó)家重視，在科技部973計(jì)劃中正式立項(xiàng)，郭光燦當(dāng)之無(wú)愧成為項(xiàng)目首席科學(xué)家。他發(fā)動(dòng)國(guó)內(nèi)多家單位組成課題組，利用原有的量子光學(xué)研究基礎(chǔ)，獲得量子避錯(cuò)編碼方面的一系列成果，又首先在國(guó)際上提出了量子概率克隆的方法，被國(guó)際學(xué)術(shù)界稱(chēng)為“段—郭界限”。
2001年在中國(guó)科學(xué)院的支持下，由郭光燦領(lǐng)導(dǎo)的量子信息重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室成立，除了承擔(dān)量子信息的理論研究之外，實(shí)驗(yàn)室還確定了量子密碼與量子器件、冷原子物理、低維光學(xué)體系、量子輸運(yùn)與量子計(jì)算、表面等離子體與量子傳輸、介質(zhì)微腔等多個(gè)研究方向。由于在中國(guó)量子信息研究中作出重要貢獻(xiàn)，郭光燦2003當(dāng)選為中國(guó)科學(xué)院信息科學(xué)學(xué)部院士。
2004年底，郭光燦先于其他國(guó)家，首次解決了量子密鑰分配過(guò)程的穩(wěn)定性問(wèn)題，經(jīng)由實(shí)際通信光路實(shí)現(xiàn)了125公里單向量子密鑰分配，成為當(dāng)時(shí)國(guó)際上公開(kāi)報(bào)道的最長(zhǎng)距離的使用光纖量子密碼系統(tǒng)。2007年在北京實(shí)際光纖網(wǎng)絡(luò)上實(shí)現(xiàn)第一個(gè)全通型的量子密鑰分配網(wǎng)絡(luò)；2009年在蕪湖市實(shí)現(xiàn)世界上第一個(gè)量子政務(wù)網(wǎng)。據(jù)郭光燦介紹，量子密鑰是保障通信安全的終極技術(shù)手段，它提供了一種不可竊聽(tīng)、不可破譯的新一代密碼技術(shù)，任何竊聽(tīng)者在信息傳輸過(guò)程中截取或測(cè)量，都會(huì)改變量子密鑰的狀態(tài)，從而被及時(shí)發(fā)現(xiàn)。
有專(zhuān)家預(yù)測(cè)，量子通信技術(shù)可能在未來(lái)20至30年后，對(duì)人類(lèi)社會(huì)發(fā)展產(chǎn)生難以估量的影響。目前，美國(guó)、日本、中國(guó)以及歐洲多個(gè)國(guó)家都在積極研究量子信息傳輸技術(shù)，量子通信必將會(huì)成為今后世界各國(guó)競(jìng)爭(zhēng)的焦點(diǎn)。而郭光燦和他的團(tuán)隊(duì)也已經(jīng)規(guī)劃好了“十二五”期間的發(fā)展。
他表示：“量子密碼我們已經(jīng)研究了十幾年，下一步是要實(shí)現(xiàn)應(yīng)用，爭(zhēng)取將國(guó)內(nèi)密碼技術(shù)提高到量子密碼技術(shù)水平。針對(duì)固態(tài)量子計(jì)算機(jī)最核心的量子芯片，我們嘗試用半導(dǎo)體芯片做量子芯片。此外，我們打算運(yùn)用所研制的迄今世界上最高水平的八光子糾纏源和固態(tài)量子存儲(chǔ)器研制量子糾纏網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)分布量子計(jì)算等新信息功能。”
郭光燦的每一次選擇，就是一次創(chuàng)新和超越，且都獲得了成功。這一次他用執(zhí)著和堅(jiān)持點(diǎn)燃了我國(guó)量子信息的火焰，推進(jìn)了國(guó)內(nèi)量子信息研究的發(fā)展。
挑戰(zhàn)量子計(jì)算機(jī)，力爭(zhēng)搶占制高點(diǎn)
如今，已是古稀之年的郭光燦，又向更高難度的量子計(jì)算機(jī)發(fā)起了挑戰(zhàn)。他說(shuō)：“量子計(jì)算機(jī)是整個(gè)量子信息領(lǐng)域最重要、最主流的方向，誰(shuí)先研制出來(lái)，誰(shuí)就在戰(zhàn)略上占有制高點(diǎn)。我希望還能發(fā)揮余熱，為國(guó)內(nèi)量子計(jì)算機(jī)的研究貢獻(xiàn)一己之力。”
綠色的啟迪
據(jù)郭光燦介紹，美國(guó)政府曾說(shuō)過(guò)，美國(guó)想要保持世界領(lǐng)袖地位，就要高度重視量子信息技術(shù)的發(fā)展，其主要指的就是量子計(jì)算機(jī)技術(shù)。為此，美國(guó)政府于2009年啟動(dòng)了“微型曼哈頓計(jì)劃”，集中精力發(fā)展量子計(jì)算機(jī)。
量子計(jì)算機(jī)之所以得到如此重視，主要有兩方面原因。一方面，目前常規(guī)電子計(jì)算機(jī)的發(fā)展已經(jīng)接近其物理極限，必須要有新的計(jì)算機(jī)代替；另一方面，量子計(jì)算機(jī)除了體積小之外，處理數(shù)據(jù)也不像常規(guī)計(jì)算機(jī)那種串行運(yùn)算模式，而是運(yùn)用并行運(yùn)算，大大提高運(yùn)算速度。
有專(zhuān)家曾指出，分解一個(gè)有400個(gè)數(shù)字的合數(shù)，用最快的超級(jí)計(jì)算機(jī)也得需要幾百萬(wàn)年時(shí)間，而量子計(jì)算機(jī)只需一年左右。量子計(jì)算機(jī)將為人類(lèi)提供一種強(qiáng)大無(wú)比的計(jì)算工具。
但郭光燦表示，要制造出這樣一臺(tái)功能強(qiáng)大的量子計(jì)算機(jī)，難度非常大?！傲孔佑?jì)算機(jī)是靠量子物理原理來(lái)實(shí)現(xiàn)并行運(yùn)算的，但目前科學(xué)界對(duì)量子理論的把握還面臨著許多未知困難，對(duì)微觀量子態(tài)的控制一直沒(méi)有找到更加有效的辦法，特別是還未找到可集成、可擴(kuò)展、可容錯(cuò)的材料來(lái)實(shí)現(xiàn)這種量子計(jì)算。這項(xiàng)研究實(shí)質(zhì)上是對(duì)人類(lèi)操控量子世界能力的極大挑戰(zhàn)。”
不過(guò)，即使困難重重，郭光燦依然充滿信心。他說(shuō)：“從前覺(jué)得研制出一臺(tái)量子計(jì)算機(jī)，是件相當(dāng)遙遠(yuǎn)的事情，但現(xiàn)在看來(lái)，量子計(jì)算機(jī)的研究已經(jīng)初見(jiàn)端倪，最新的研究進(jìn)展使人們看到了曙光。只要國(guó)家趕快部署，把量子計(jì)算機(jī)，尤其是量子芯片作為重點(diǎn)，給予大力支持，我們還來(lái)得及先發(fā)制人，甚至可能搶先做出成果。”
要想量子計(jì)算機(jī)的研制獲得成功，我們不能再重蹈沒(méi)有核“芯”技術(shù)的覆轍。為此，郭光燦及其團(tuán)隊(duì)已經(jīng)鎖定了固態(tài)量子計(jì)算機(jī)最核心的量子芯片研究，初步確定了利用半導(dǎo)體芯片制作量子芯片的思路。郭光燦透露：“這項(xiàng)研究非常艱苦，國(guó)際上沒(méi)有幾家能做，如果這條路走得通，我們就能在較快時(shí)間內(nèi)做出量子計(jì)算機(jī)?！?BR> 我國(guó)《中長(zhǎng)期科技發(fā)展綱要》已將量子調(diào)控列入重大基礎(chǔ)研究計(jì)劃，這有力推動(dòng)了量子信息的發(fā)展。但郭光燦也指出：“我國(guó)基礎(chǔ)和研究累積都比較薄弱，在國(guó)際主流方向上作出原創(chuàng)性的成果還很少，特別是在量子計(jì)算機(jī)這個(gè)學(xué)科的主流方向上，面臨著嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。因此在保持量子調(diào)控重大專(zhuān)項(xiàng)的基礎(chǔ)上，我國(guó)迫切需要有自己的‘微型曼哈頓計(jì)劃’?！?BR> 郭光燦建議，相關(guān)部門(mén)應(yīng)組織國(guó)內(nèi)精銳研究隊(duì)伍，提供足夠強(qiáng)大的優(yōu)勢(shì)，集中火力沖擊量子計(jì)算機(jī)研究。同時(shí)，由于量子計(jì)算機(jī)的研究面臨著難以想象的困難，可能會(huì)出現(xiàn)很長(zhǎng)時(shí)間都無(wú)法突破的狀況，所以對(duì)科研人員來(lái)說(shuō)，要耐得住寂寞，先老實(shí)做好基礎(chǔ)積累，再靜下心來(lái)攀登高峰。
郭光燦把更多的期望寄托在了年輕人的身上，他說(shuō)：“未來(lái)我國(guó)量子信息技術(shù)會(huì)發(fā)展到什么程度，完全取決于現(xiàn)在這一代人的水平和激情。量子信息技術(shù)研究不像其他領(lǐng)域容易出成果，所以年輕人一定要有激情，要全情投入，也一定要堅(jiān)信你們的選擇，把它作為終身事業(yè)。我希望可以看到更多的人參與我國(guó)量子信息技術(shù)的研究?！?/FONT>
不斷超越，品味“挖寶”樂(lè)趣
郭光燦是地道的閩南人，出生在福建一個(gè)普通漁民家庭，從小在海邊長(zhǎng)大，見(jiàn)慣了驚濤駭浪。也許正是因?yàn)檫@樣，他才更懂得拼搏對(duì)于人生的意義。
幾十年如一日的繁忙，郭光燦難有休息時(shí)間。他感謝這些年家人給了他最大的理解和支持，讓他可以心無(wú)顧慮、全力以赴做科研。
郭光燦在辦公室
他自嘲比起那些成天到晚扎在科研里的同僚，他算是比較正常的，因?yàn)樗纳钸€算豐富多彩。忙里偷閑的時(shí)候，他喜歡看書(shū)，《道德經(jīng)》、《周易》、《逍遙游》，他都看得津津有味。但似乎武俠小說(shuō)才是最?lèi)?ài)，他有點(diǎn)驕傲地說(shuō)：“金庸的武俠小說(shuō)，我一本不落地全部看完?！?BR> 他興致上來(lái)的時(shí)候，還會(huì)與友人切磋一下保齡球，打打羽毛球。他偏愛(ài)古典音樂(lè)，也鐘愛(ài)流行歌曲，百聽(tīng)不厭的是那首《愛(ài)拼才會(huì)贏》。
“三分天注定，七分靠打拼，愛(ài)拼才會(huì)贏?！睙o(wú)論是科研工作還是日常生活，難免會(huì)遇到困難和不愉快的事情，這個(gè)時(shí)候郭光燦就會(huì)鼓勵(lì)自己，不要喪氣，要敢拼、敢闖。只要堅(jiān)定信心，總會(huì)有長(zhǎng)風(fēng)破浪，“直掛云帆濟(jì)滄海”的一天。
有人說(shuō)郭光燦的研究方向總在轉(zhuǎn)變，似乎有點(diǎn)“不專(zhuān)一”。但自從進(jìn)入量子領(lǐng)域之后，至今他依然從一而終，再?zèng)]離開(kāi)過(guò)量子領(lǐng)域的研究。之所以不斷涉足量子領(lǐng)域的諸多新方向，只是因?yàn)樗氩粩嗵魬?zhàn)自我、超越自我。最初他以量子光學(xué)為切入點(diǎn)，不斷做深做透，等到有了成果，引起了更多人的參與，使這一方向成為熱點(diǎn)之后，他又重新尋找新的潛在生長(zhǎng)點(diǎn)，開(kāi)辟新方向。他說(shuō)：“這就像是在一個(gè)資源很豐富的礦區(qū)，挖出寶藏之后，許多人都涌來(lái)一起挖，這個(gè)時(shí)候我就會(huì)去尋找新的寶藏?！?BR> 近五十年的科研生涯中，郭光燦就像一個(gè)尋寶者，在量子領(lǐng)域中不斷探索、發(fā)掘?qū)毑?，?xì)細(xì)品味和享受著科學(xué)帶來(lái)的人生樂(lè)趣。
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