搜狐科技《思想大爆炸——對話科學家》欄目第125期，對話中國科學院院士潘建偉。

嘉賓簡介：

潘建偉，中國科學技術大學常務副校長、教授，2017未來科學大獎-物質科學獎獲得者，主要從事量子光學、量子信息和量子力學基礎問題檢驗等方向研究。

• 未來，新興量子技術可在信息安全傳輸、提升計算能力和精確感知物理世界方面發揮巨大作用。
  

• 量子力學跟人工智能結合在一起后，很可能會催生一次新的產業變革。
  

• 量子計算機進一步發展的前提是“量子糾錯”技術。

出品｜搜狐科技

作者｜常博碩、周錦童

編輯｜楊 錦

“在我看來，目前的量子物理學并沒有禁止我們可以做利用量子糾纏所進行的星際穿越。”

近日，在未來科學大獎10周年慶典期間，面對搜狐科技對于人類是否能實現星際穿越的疑問，中國科學院院士、物理學家潘建偉直言，“雖然我們現在能利用量子隱形傳態量子系統的復雜狀態傳到很遙遠的地方，但能否傳輸人，我們還不確定，這需要我們理解生命現象和非生命現象之間存在的本質區別。”

1925年前后，玻恩、海森堡、狄拉克、泡利等人創立了矩陣力學，標志著現代量子理論的建立。到2025年，量子力學已誕生100周年，今年也被聯合國設立為“量子科學與技術國際年”。

談及量子力學的發展，潘建偉直言：“過去100年中，量子力學已經為我們的產業變革做出了巨大的貢獻。可以說沒有量子力學，就不會有今天的計算機、互聯網，也不會有今天的導航系統。”

在他看來，目前量子信息科學作為一個新的學科正在蓬勃發展。“我想在未來的20年里，量子力學跟人工智能結合在一起后，會催生一次新的產業變革。”

他進一步解釋道：“比如利用量子糾纏的精確關聯，人類就可以在兩個距離遙遠的地點之間產生一種原理上不可破解的量子密碼，利用量子密碼，我們就可以實現最高安全級別的信息傳輸。”

在物理學領域，至今仍然很多未解之謎牽動著研究者們的心。對于潘建偉而言，最令他著迷的莫過于量子糾纏。“到目前為止，所有的實驗都證明了這個現象確實是存在的，但為什么會有這種現象到現在也沒辦法解釋。”

楊振寧曾說：“如果你問我世界上有沒有人形的上帝，我認為沒有。但如果你問我有沒有一個造物者，我想是有的，因為整個世界的結構不是偶然的。”也許，正是因為這些精妙的未解之謎，吸引著無數物理學家對世界不停地探索。

最后，談及為什么會選擇量子物理作為終身的事業，潘建偉表示：“興趣是耐心的源泉。我當初選擇這個行業的時候沒有去想它會不會蓬勃發展，只是覺得這是我自己感興趣去做的。”

以下為對話實錄（經整理編輯）

媒體：能否用通俗的語言解讀一下現在量子科技的進展和現狀？

潘建偉：今年正好是現代量子理論建立100周年。量子力學誕生后，推動了現代信息技術的快速發展，沒有量子力學就不會有今天的計算機、互聯網和導航。現在，隨著我們能精確操控單個原子、分子、光子，一個新的學科——量子信息科學正蓬勃發展。我認為在未來20年，它與人工智能結合，可能催生一次新的產業變革。新興的量子技術可以在信息安全傳輸、強大計算能力和精確感知物理世界方面發揮巨大作用。

媒體：能否舉一個具體的案例，說明量子科技未來20年如何影響老百姓的生活？

潘建偉：例如，利用量子糾纏的精確關聯，我們可以實現原理上不可破解的量子密碼通信。據我了解，中國電信已有約500萬量子保密手機用戶。未來20年，大家都有望使用這種由量子密碼保障的信息安全手段。

第二個應用是構建遠距離的“時頻分發網絡”。目前GPS和北斗原子鐘的精度是千萬年誤差一秒。未來，新的量子技術能實現百億年甚至更長時間誤差不到一秒的時頻技術，大幅提高時間和計量導航的精度。

當然，最令人激動的是，如果在20年左右的時間里能造出通用量子計算機，它將提供非常強大的計算能力，可以解決目前人工智能中對算力有極大需求的問題，提供革命性解決方案。

媒體：目前量子計算機面臨的主要挑戰是什么？

潘建偉：量子計算機面臨的主要挑戰是單次操作的錯誤率比較大。這導致計算時間一長，結果就不再可信。為了解決這個問題，關鍵在于發展“量子糾錯”技術。

量子糾錯可以這樣類比，如果直接把一根火柴垂直放在地面上，它一會就倒下來，如果我有三根火柴同時放在地面上，它就能站很久。如果有很多火柴棍疊加在一起的話，就會形成一個對周圍的振動有較強抵抗能力的體系。我們會用很多量子比特，就像很多火柴棍壘起來一樣，哪怕周圍有噪聲或各種影響，也不會算錯的這種機制，我們把它叫做量子糾錯。

我們希望通過5到10年的時間解決量子計算中的糾錯問題，也許到2035年或2040年，就能構建出通用的量子計算機。

媒體：您是如何培養和激勵一個優秀的科研團隊的？

潘建偉：我非常認可楊振寧先生的判斷：年輕人要選擇一個正在蓬勃發展的領域，并且自己能力足夠，就能較快取得成果。其次，在量子信息科技領域，它涉及算法、硬件、物理機制等多方面，一個優秀的團隊需要將做數學、計算機理論、材料、以及對物理機制有深刻理解的各種能干的人聚集在一起，才能取得重大進展。例如，陸朝陽團隊做光量子計算研究，但大團隊里還有做算法和電子學的，大家聯合就能做別人做不了的事。第三，在對的時間做對的事情，再加上一點運氣。

媒體：您覺得哪些人才或青年學子適合從事量子力學領域？

潘建偉：很難一概而論，我們領域需要各種各樣的人才。例如，搞密碼學的人數學能力強，轉過來也能在量子算法中發揮很大作用，搞光通信的人對量子通信也很有用。甚至像提出了Grover算法的學者Lov Grover，他完全沒有學過量子力學，但他從計算機理論的角度理解量子，也能做出突破性貢獻。所以，我們領域需要數學、計算科學、物理學、量子電子學等多種學科背景的人才，甚至與人工智能的合作，也能幫助我們解決復雜原子體系的排列問題。

媒體：至今最讓您著迷的量子之謎或量子現象是什么？

潘建偉：我當年最感興趣的就是量子疊加原理和由此產生的量子糾纏概念。一個量子比特可以同時處于0和1的疊加態，當兩個量子比特糾纏在一起后，無論相距多遠，當一個的測量結果確定時，另一個的結果也會立即確定。愛因斯坦稱之為“遙遠地點之間的詭異互動”。我們到目前為止也沒辦法解釋這種現象為何存在，但我們可以利用它來做量子信息處理。

楊振寧先生曾說，量子糾纏是自然界造物主向我們顯示其強大之所在，它讓我們認識到人類認知的局限性。對我來說，量子糾纏是最讓我感到驚奇的現象，至今也未完全搞明白。

媒體：人類有可能實現星際穿越嗎？

潘建偉：在幾百年前，人們幻想飛天、登上月球，如今已經成為了現實。目前的量子物理學并沒有禁止我們利用量子糾纏進行星際穿越，我認為在將來的某一天應該是有可能的。雖然我們現在能利用量子隱形傳態將復雜的量子狀態傳到很遙遠的地方，但能否傳輸人，我們還不確定，因為這需要我們理解生命現象和非生命現象之間是否存在本質區別。

媒體：您在90年代選擇量子領域很有預見性，您當時是如何選對這個行當的？

潘建偉：我認為最重要的是跟著自己的興趣走。當你帶著好奇心，堅持做自己感興趣的事情時，總能對物質世界的理解提供自己的見解。一旦這種見解真正成為知識，就會推動整個領域的發展。興趣是你無窮耐心的源泉。

運營編輯 |曹倩審核｜孟莎莎