走進中科院量子信息重點實驗室

　　十一年前，中科院量子信息重點實驗室主任郭光燦還只是名普通教授。當他帶著幾個研究生跑去申請國家自然科學基金委員會(下稱基金委)設立的“創新研究群體科學基金”時，差點被“斃掉”。

　　“你們的方向很好，工作基礎也很好，但是隊伍太差。”基金委方面幾番考量后才批準了他們的申請。

　　但近年來，實驗室多年積累的成果開始厚積薄發：2012年評選上1個“杰青”、2個“優青”；今年又評選了1個“杰青”，1個“優青”。

　　“我們的成果在爆發，人才成長在爆發，作為人才搖籃的作用，十幾年的積累到這時也出來了。”一提起實驗室的創新人才培養，中國科學院院士郭光燦一掃出差回來的疲憊，興奮地說。

　　郭光燦的實驗室隊伍有個特點，就是以“土鱉”居多，大多都是從學生時期就一直跟著郭光燦的中國科大“土著”。

　　在國家大力吸引海外人才支援科技事業的背景下，很多實驗室的科技骨干都是引進人才。但郭光燦卻憑借自己獨到的眼光，培養出了一支富有創新開拓精神和沖擊國際科研前沿能力的學術隊伍。

　　做“敢死隊”的后援團

　　“年輕人，為什么這么在乎當下呢。”量子信息重點實驗室教授郭國平從18歲起就跟著郭光燦，至今，他還清楚記得第一次郭光燦對他說的話。

　　2010年，年僅33歲的郭國平獲得科技部A類國家重大研究計劃(“超級973”)科技專項“固態量子芯片研究”重大項目，并于今年成功在“一個電子”上實現10皮秒級量子邏輯門運算，將原世界紀錄提高近百倍，為基于半導體的“量子計算機”的實現邁出重要一步。

　　但從當下的評價體系來說，量子芯片領域的研究，不僅難度大、風險高，而且從發文章的角度看，“產出收益”也未必好。連郭國平自己都說，當時很多老院士都稱這是“愣頭青”干的事兒。

　　但這不是郭國平做的第一個“愣頭青”的決定。他一直在中國科大學習量子光學，在博士三年級時，他突然覺得量子信息現有的研究已經不足以吸引自己了。

　　在郭光燦的大力支持和資助下，郭國平遠赴日本NEC中央研究院訪學。結果不到半年，郭國平就回來了。

　　“老虎跟貓學爬樹，他不會教你的，肯定要自己學。”他走到郭光燦面前說，“我不再寫文章了，后面兩年我要去選修固體物理的課，行不行？”

　　當時，郭光燦看到了未來實驗室的戰略部署需要固態物理，但實驗室的研究人員多數都是光學專業的。于是“大小郭”一拍即合。當時不到30歲的郭國平開始負責建立國內首個半導體量子芯片研究組，競爭國際量子計算機的制高點。

　　想搭建實驗平臺，一臺儀器就要350萬元。郭光燦相信半導體量子芯片是有前途的，便將實驗室所有能調動的資金都先投入到郭國平的實驗平臺。但還是遠遠不夠。郭光燦就以自己和整個實驗室作擔保，又向學校借了800萬元。

　　“要趕快把實驗條件做成。我們有理論、有想法，但是實驗科學只有做過了才知道。”郭光燦堅信，“就算失敗了，對國家的工業和技術發展也是有好處的。”

　　郭光燦“借錢過日子”的“超前消費觀”在學校是出了名的。為此，學校免了這800萬元的欠款，還又支持了他200萬元。

　　“我們就像社會主義大家庭一樣，這十幾年各種經費大項目都是實驗室統籌使用。哪兒需要加什么，我們就把錢買儀器。現在每個‘攤子’都有國際一流水平的硬件條件。”郭光燦說。

　　“玻爾會不高興的”

　　在過去的一百多年間，哥本哈根學派的玻爾互補原理一直統治著量子力學界。它認為，光子的波粒二象性是“對立互補”的。如同一枚硬幣的兩面，只能看到其中一面，不可能同時看到另一面。

　　但是實驗室的李傳鋒研究小組2012年9月發表在《自然—光學》雜志的論文則宣稱：他們同時看到了光子的波動性和粒子性。

　　“南京大學電子科學與工程學院院長施毅告訴我，他們的量子物理課本來要講玻爾的互補原理。但現在他們也要把我們同時看到波粒二象性的文章拿出來講。”郭光燦對外都這么夸獎自己的弟子。

　　但在實驗室，他卻要求大家有一種“我創新故我在”的勁頭。

　　今年年初，郭光燦把李傳鋒叫了過去，抽出三本書來說：“量子力學的書好像都解釋不了你們的實驗，太牛了。”

　　李傳鋒憨憨一笑：“是啊，我們希望把玻爾的理論擴展一下，把我們的結論包含進去。”

　　郭光燦聽了，卻微微一皺眉：“玻爾根本不會像你這么想，你這種說法玻爾都會生氣的。你應該更有創造力，把玻爾的理論推翻。”

　　這不僅是郭光燦的“野心”，也是整個實驗室的。

　　就在近期，實驗室的史保森研究小組在國際上首次實現了攜帶軌道角動量、具有空間結構的單光子脈沖在冷原子系綜中的存儲與釋放，證明了建立高維量子存儲單元的可行性，邁出了基于高維量子中繼器實現遠距離大信息量量子信息傳輸的關鍵一步。

　　麻省理工學院的Technology Review網站更以“第一個存儲單光子形狀的量子存儲器在中國揭開面紗”為題，對研究室的發現進行積極評價。

　　沒有第一的競賽

　　郭光燦眼光“毒”得很。

　　他是國內第一個做量子光學的。三十多年前，國內沒有人支持他做量子光學，甚至把量子信息稱為“偽科學”。

　　“剛開始，郭光燦的工作沒人重視，按他自己的話說，‘坐了十多年冷板凳’。” 原中國科大副校長韓榮典說，“哪個新學科不是坐冷板凳?但他堅持下來了，還培養了一大批出色人才。”

　　在郭光燦的這場“科學賽跑”中，沒有第一名。

　　他趕上了全球量子信息發展的萌芽期，熟知量子信息發展動態。因此，他做科研從來不緊跟風國外，而是前瞻性地進行戰略部署。

　　1999年，實驗室在中科院實驗室評比中獲得第一名。郭光燦借助350萬的獎金，將對國家安全至關重要且容易出成果的“量子密碼”作為突破口，在國際上首次解決了量子密鑰分配過程的穩定性問題，經由實際通信光路實現了125公里單向量子密鑰分配。

　　兩年之后，他又布局量子信息最核心的資源——量子糾纏。2011年，《自然—通信》在線發表了李傳鋒、黃運鋒研究組獨立制備出的八光子糾纏態，刷新了多光子糾纏制備與操作數目的世界記錄。

　　單是光學和量子信息是不夠的，因此郭光燦又與郭國平一起部署了半導體量子芯片研究平臺。

　　當時正好趕上金融危機，美國實驗室都在降價處理儀器設備。實驗室便遠赴大洋彼岸的美國挑選了5臺“五臟俱全”的“二手貨”，建起了成熟的量子芯片加工平臺。隨后，郭光燦又派研究人員到蘇州納米所學習微納加工，建立起以考核技術進步為主的評價標準，培養出一支優秀的研究隊伍。

　　2004年開始，除了“看家”的理論組方向外，郭光燦又部署起新的量子光集成芯片方向，進行微腔小球研究。

　　“我們的四個實驗研究方向是把握了學科發展的趨勢，結合自己的特長，逐步做出了前瞻性布局。”在郭光燦看來，做研究不能讓國外牽著鼻子走。

　　英雄不問出處

　　董春華讀博時，就已經將微腔小球研究做到了世界最高水平。

　　但在當前的政策下，對于非“海歸”的董春華來說，想要留校幾乎是不可能的。為了留下董春華這個人才，郭光燦再次慷慨解囊，用實驗室經費支持董春華去合作伙伴——俄勒岡大學物理系攻讀博士后。

　　當時有人問郭光燦：“你要不要跟他簽個協議，會不會放出去就不回來了?”郭光燦自信地說：“我們相信他能回來，這里才能發揮他的作用。”

　　果不其然。兩年后，董春華在《科學》雜志以第一作者發表文章，并帶著世界上最耀眼的光機械研究方向回到了實驗室。

　　“我們自己培養人如同幫病人養血，調理好生血的機構。引進人才如同輸血，忽視增強自己的造血機能，是不正常的。”郭光燦說。

　　李傳鋒招學生，唯一看重的就是是否熱愛物理。“如果你喜歡物理就來，如果還有其他選擇，想去發財就去發財”，李傳鋒在給學生許金時面試時如此說。

　　許金時本科畢業于福建師范大學，對量子信息所知甚少，實驗基礎也很差，但就是熱愛物理。于是，李傳鋒就把他招進來一同建立量子糾纏實驗室。

　　大半年的時間，李傳鋒都在實驗室陪著許金時。兩人整晚整晚地討論如何搭建實驗平臺、尋找光子糾纏對兒，不斷優化實驗。最終，許金時畢業時已在《自然》雜志子刊發表了兩篇文章，并獲得了“全國百篇優秀博士論文”物理排名第一，今年更是成功入選“優青”。

　　“有些人覺得只有引進的人才才是人才，國內‘土鱉’不是。我想證明這點：我們自己能培養世界一流的科學家。”郭光燦如是說。