郭光灿院士的“量子避错编码”,已成为世界上3种不同编码原理之一。早在1997年郭光灿和段路明教授,把这一成果发表在《物理评论快报》(PRL)上,这是中国科学家最早在量子信息领域的显著成果。论文发表后,让一些“老外”很惊诧:中国人居然也能有这样的进展。一次郭光灿院士在研究组会上,分享最近的前沿动态时,介绍了“量子克隆”──一个量子信息,不能克隆出两个一模一样的量子信息,叫作量子不可克隆。克隆不成功也可以,一个克隆成两个,跟原来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。郭光灿和段路明教授提出的一个新的克隆原理是:克隆机成功克隆一个信息,留下来;不成功的丢掉,成功的最大效率是多少?算出来这个极限,被并命名为“段-郭界限”。 这个界限不可逾越,否则违背量子力学,被称为“段-郭界限不可逾越”──这是他们发表在PRL的第二篇高水平文章──“量子概率克隆”此时,使郭光灿院士在领域内已经小有名气。 尽管郭光灿教授团队在国际量子信息领域,逐渐崭露头角,但毕竟圈子太小、影响力有限;在国内,也很难引发关注和重视。这期间郭光灿研究组,还只是在理论层面“查漏补缺”,要做出更重要、更领先的成果,还得捡起实验研究这个法宝。但做实验要仪器、设备、耗材,说白了必须得有钱。当年郭光灿教授就是苦于缺钱,才转身做理论研究的,现在的他依旧是个“穷光蛋”。 但是这一次他知道,不能继续躺在理论研究的舒适区。而且明白转攻实验研究需要的经费,跟他做量子理论研究时四处“化缘”拿到的,完全不是一个量级。课题组那时能申请到的经费非常有限,无外乎国家自然科学基金的几万元,结题后还要隔一年才能再申请。 但郭光灿院士这次“找钱”,也还面临一个现实难题:量子相关研究过于超前,国内对“量子信息”的争议很大,很多人对诸如“薛定谔的猫”、“量子的迭加态纠缠态”等概念不理解,觉得“不靠谱”,甚至认为是“伪科学”。面对质疑,郭光灿院士嘴上忙着解释,心里也跟着着急:这个领域方兴未艾,眼见国外相关研究越来越红火,国内这样下去可不行。因此当1997年面向国家重大战略需求的基础研究重大项目计划──973计划被提出时,他立刻觉得机会来了。 郭光灿院士从入选的项目,不仅能拿到“大手笔”的资助,更代表着国家支持的方向──郭光灿院士说:“‘973’就是为量子信息这样前沿、重要的研究而设的!”他立即填表申报,像小学生做作业一样认真准备,一笔一画绘制着心中中国量子信息学大厦的草图。 然而连续3年,他乘兴而来、铩羽而归──第一年,申报表提交之后石沉大海。第二年、第三年,他获得了第一轮答辩的机会,但答辩场景他一个人背着厚厚的电脑去汇报,在台上讲半天,人家还是投来怀疑的眼光。如1998年的大年二十九,他应中科院院士郑厚植教授之约,从合肥赶赴北京开研讨会──从事低维量子结构物理研究的郑厚植院士,听说郭光灿院士在申报量子方面的“973”项目,想看看几队人马能不能“合兵一处”,提高申报成功率。 待到开完会要返回时,郭光灿院士才发现已经买不到回家的车票了。更惨的是,招待所的服务员都回家过年了,饭都没的吃。那应该是郭光灿院士在为量子信息“化缘”经历中最狼狈的一次:春节期间的北京城,家家户户张灯结彩、鞭炮阵阵,但他听得最清楚的是肚子饿的“咕咕”声。但郭光灿院士投身科研时,就“无门无派”,此时更没导师指路、没师兄弟开解。难得的是,郭光灿院士回望所有这些经历,即便是三次折戟“973”,即便自己的研究被说成“伪科学”,也从没觉得委屈──人们对量子信息太过陌生,类似对中华文明是失落盆塞海洋文明的文明一样太过陌生。 他的学生、中国科大物理学院张永生教授说:其实郭光灿院士“从来没有‘赌’,而是一直相信,相信量子科学、相信国家”。在他心中,是一个“遇到困难比别人更坚持一些,遇到事情比别人更乐观一些”的人。连续申报“973”项目不中,郭光灿院士变得愈加主动:在科普杂志开设“量子信息讲座”专栏、给期刊投稿综述文章、抓住机会开讲座作报告。很快机遇来了,是两个。第一个是,1998年郭光灿院士有机会牵头组织一次有关量子信息科学的香山科学会议。 1993年由中科院和科技部共同发起创办的香山科学会议,是很重要的学术交流平台。筹办之初,有人提醒郭光灿教授,会议要有影响力,得找一位大人物“镇场子”。郭光灿院士不认识什么大人物。思来想去,他给大名鼎鼎的钱学森院士写信,请他担任会议主席。 没想到,钱学森院士不仅读了来信,还很快给郭光灿教授回复:“我很同意您说的我国应统一组织全国力量攻克量子信息系统的技术问题……但我现在已行动不便,已不能参加任何会议了”。 那时郭光灿教授不知道钱学森院士已离不开轮椅。后来他又去找两院院士王大珩教授。王大珩院士专于经典光学,但他触类旁通,马上意识到量子信息研究的意义,欣然同意参会。他说:“我们中国人必须在新的领域有自己的声音”。这话正落郭光灿教授的心窝。 郭光灿院士等到的第二个机会,是个“小道消息”说:1997年华裔物理学家朱棣文,获得诺贝尔物理学奖;时任中国科学院院长路甬祥教授,作为嘉宾参加颁奖典礼。朱棣文在发言中提到,自己的相关成果能用于研制量子计算机。路甬祥听后记在心里,回国后打听:国内有谁在研究量子计算机?有人说:郭光灿。 郭光灿院士听说后,当即给路甬祥院长写信,说明研究量子计算机的重要性,提到了他发表在PRL上的两个有一定国际影响的工作,最后开始“哭穷”:“希望中国科学院给我一些支持”。这封信引起了路甬祥院长的重视,他把这封信转给时任中科院高技术研究与发展局局长桂文庄教授。桂文庄教授当晚就带人来到合肥就给郭光灿打电话,当时郭光灿正在香港讲学,接完电话,立刻买票返程。听了郭光灿院士详细的介绍,桂文庄教授马上意识到这是一个极具生命力的新兴领域,并在回京后作了汇报。没过多久,郭光灿院士真就“揭不开锅”了:他的两个基金项目都到期结题,按照当时的规则,要停一年才能申请新的基金。他给桂文庄局长写信“求援”。 桂文庄局长跟郭光灿院士推心置腹:“我现在最大的‘权力’,只能给你5万元的资助”。后来郭光灿院士才知道,这是极少以局长基金名义支出的一笔经费。5万元也好,但郭光灿院士“得寸进尺”:“可不可以再给我们立个项目?”桂文庄局长考虑得更周全:“立个项目,做完就完了。”他建议郭光灿院士建立一个实验室,这样能有望得到长期的支持。于是1998年12月,郭光灿院士再一次给路甬祥院长写信,就“开展量子通信和量子计算研究”作了汇报。 在中国科学院的一系列支持下,郭光灿院士在中国科大筹建了量子信息实验室,现为中国科学院量子信息重点实验室。1999年桂文庄局长向中国科学院党组举荐,破格让郭光灿院士的校级实验室,参加院重点实验室的评估考核──好的评估结果意味着能得到更多经费。 量子信息实验室确实也居然获评信息领域第一名。这意味着,接下来的3年,实验室每年都能得到350万元的经费支持。私下里,郭光灿院士握住桂文庄局长的手说:“桂局长,我没给你丢人”。 “973”项目的申报也传来好消息,2000年郭光灿院士第四次申请,拿到了中国量子信息领域第一个“973”项目。这一年郭光灿院士58岁,已经在量子研究的冷板凳上坐了18年。当时的评审组组长是我国著名的理论物理和粒子物理学家周光召院士,他对郭光灿院士的答辩内容十分认可。这次答辩,评委对量子信息项目一致通过。在历次申请“973”项目的过程中,郭光灿院长都是“一个人在战斗”。 “973”项目有2500万元。拿到“巨款”后,郭光灿院士没去想怎么把自己的“地盘”做大,而是想着“要在国内把整个领域带起来”──郭光灿院士团队的人,不会被轻易挖走,因为郭光灿院士给学生创造了最适合他们发展的环境。其次他也有自己的办法:“快速地把本土的青年科研人才培养起来,让许多年轻人看到量子信息科研在国内蓬勃发展,在不同的方向冲锋陷阵特别有成就感;让它在中国后继有人,我完成了历史使命”。郭光灿院士的考虑,一要确保量子信息学布局合理,二要确保各个重要方向后继有人。基于这两条原则,他把国内“想做的、有可能做的”主要团队都聚拢起来。
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