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郭光灿院士
郭光灿
生于1942年,籍贯福建惠安.科技部“973”项目“量子通信与量子信息技术”首席科学家,中科院重要方向项目首席科学家,国家基金委创新群体学术带头人.2003年当选为中国科学院院士,2009年当选为第三世界科学院院士.毕生从事量子光学、量子、量子通信和量子计算的理论和实验研究,现任中国科学院量子信息重点实验室主任.
郭光灿在中国科技大学修读无线电专业的时候,量子力学是基础课.当时全校参加量子力学这门课考试的有200多人,一半人考不及格.
郭光灿考了满分5分.
但是他还是不懂.“量子世界太神秘了,很陌生,但又很诱惑我.”从那时起,郭光灿就盘算着要研究量子光学.
“我这个人就是有这样的兴趣,我不了解的,就想弄明白.”
书生意气挥斥方遒
郭光灿30岁时,国内对激光的理论研究,大概分为全经典、半经典和全量子理论三种.当时看来,经典理论已经成熟,半经典也趋于完善,足以解释几乎所有的激光现象,都认为没必要再去搞量子.当郭光灿决定要去研究“量子光学”的时候,听到的几乎都是反对和质疑声.
“完全是一种好奇,我大概是国内第一个认为,这可能很有趣――我有对奥妙的追求.”他想都没想前途的事.
他开始去旁听理论专业研究生的课程,却还是不太清楚玄妙的“量子”.
1981年,他被公派到加拿大访问学习.在多伦多大学郭光灿才发现,国际学术界开展量子光学研究已20多年.
1983年,第五届国际量子光学会议在美国罗彻斯特大学召开.参加那次会议的中国人只有8名.会后,几个中国年轻人,血气方刚,畅谈直至凌晨两点多.聊中国科研落后,甚至没人懂量子光学!他们觉得应该把祖国在量子光学领域的科研搞起来.他们相约：谁先回国,谁就来组织国内的队伍.
郭光灿先回国.第二年,他在安徽琅琊山醉翁亭,召集了全国量子光学会议,当时仅有50多人参加――大家是来瞧新鲜的.
郭光灿不馁：总算有人知道量子光学了.
震惊量子光学界
毕竟国外20年前就开始做了.跟着做想赶超?太难.上世纪90年代初,郭光灿接触到一个新词：量子信息.他想,这可能是个突破口.
可他连“经典信息”都不清楚.于是他请来中科大信息学院的教授,从“0101”开始学编码.他们找了一个题：量子编码.
“量子性很容易受干扰而被破坏,有人提出用编码的办法,保护信息不受干扰.但是很难为量子编码.国际上,一开始是11个码编1个,后来9个编1个.有人证明至少5个编1个.”
“这个领域刚刚开始,遍地是黄金.”郭光灿坚信.
后来证明他是对的.当时所做的编码、量子比对,都是独立的消相干,“我们来一个集体消相干会怎样?”
还真算出了名堂.“集体消相干”更省事：他们把不会消相干的特殊量子态称为“无消相干子空间”,只在需要的时候再把会消相干的量子编码到这个态上,来避免出错.在国际上,人们称之为“量子避错编码”.
“量子避错编码”成为三种不同编码原理之一.
1997年,郭光灿的该文章发表在《物理评论快报》,震惊了国际量子光学界：中国居然在量子光学上有这样的成果.
“中国人是能够超过他们的”
一个量子信息不能克隆成两个一模一样的量子信息,叫做量子不可克隆.
有人就说,克隆不成功也可以.对一个量子信息进行克隆,克隆出的信息与原信息的相似程度叫保真度.保真度小于1,就不一样；保真度等于1,就完全一样.
“我们就提出一个新的克隆原理.克隆机成功克隆一个信息,留下来；不成功的丢掉,成功的最大的效率是多少?”郭光灿说.
郭光灿课题组算出来这个极限,并命名为“段―郭界限”.这个界限不可逾越,否则违背量子力学,也称为“段―郭界限不可逾越”.
这是他们发表在《物理评论快报》的第二篇高水平文章.此时,郭光灿在国际上已经有了一定的知名度.
2000年,郭光灿研究组凭借“利用光腔制备两原子纠缠的方案”研究再次引起世界瞩目.后来,法国科学家沙吉哈罗彻用实验证明了这一理论.他在实验成功之后给郭光灿发了一封邮件说：我们祝贺你,我们在实验上把你的方案做成了.
沙吉也没想到,十年之后,他借此获得了2012年诺贝尔物理学奖.
同领域的一名国际审稿人惊讶于郭光灿课题组的成果,感慨：“我们怎么就没想到?”郭光灿回应道：“我们中国人是能够超过他们的.”
中国的声音
量子信息方兴未艾,对国家来说,仅靠一个研究组是不行的.中国的量子光学要尽快步入世界前列、实现赶超,是一直萦绕在郭光灿脑海中的问题.
“我想了各种办法,去吸引国内更多年轻人从事这个领域,让领导和学术界能够更了解这个领域.”著述《量子光学》教程,在《物理》发科普论文,参加会议等郭光灿奔走呼告.
1998年,郭光灿组织量子信息香山科学会议.他致信钱学森,提出我国应该以“两弹一星”精神推动量子信息的发展,抢占先机.
“这个领域太新太小,当时我还挺天真,就想找全国最牛的,邀请钱老做香山会议的主席.”郭光灿回忆说.
是年,钱老已离不开轮椅.但他很快回了信,“你说的都很重要,我很支持你”.
郭光灿后来找到王大珩.王大珩专于经典光学,但他触类旁通,马上意识到了量子光学研究的意义,欣然同意.他说：“中国人必须在这个领域有自己的声音”.
这话落在郭光灿心窝里,眼眶一热.
彼时,恰逢香山会议五周年纪念.在五周年庆祝会上,会议主持人张焘邀请了18人作报告,前17人是政要和院士,第18个是当时名不见经传的郭光灿.
报告效果非常好――与会的大家从没有听过量子信息,听完他的报告,大家很吃惊：还有这么个领域?
燃星星之火,成燎原之势
自1998年,郭光灿开始申请“973”项目.他认为,“973”瞄准的是“国家重大需求的基础研究”,而将来量子信息、量子都是国家需要的,应该得到资助.
然而第一年、第二年把材料送到科学院,杳无音讯.当时专家组的部分专家认为,经典信息尚未研究清楚,还搞什么量子信息?
直到2001年,当时国际上量子信息已经比较火了,国内也逐渐意识到其重要地位.郭光灿在第四次申请之后终于拿到了中国量子信息领域的第一个“973”项目.
“其实一个国家在这个领域整体水平提高了,个人才能更高,没有这个背景,孤军奋战不会有大发展,这是相辅相成的.”郭光灿说,“我就是要把整个领域带起来.”
他把国内“想要做的、有可能做的”主要队伍都拢了起来.1个“973”项目,8个课题,十几个单位,50多位研究人员.
五年后项目结题时,成绩斐然.这个成绩,不仅是取得一批杰出的研究成果,更在国内建立了若干科研阵地,尤其是培养了一支具有开拓创新能力的科研队伍：该“973”项目中的4名课题组长也被评为院士.
“这支队伍将在以后发挥非常重要的作用.”郭光灿很满足,“如果当时就我一个队伍,别人都不发展,那也不会是现在这种局面.我现在很高兴看到我国在这个领域的蓬勃发展.”（来源：《中国科学报》）