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    郭光灿:中国量子光学和量子信息的开创者

    2018-11-27




        郭光灿:1942年12月9日出生,福建惠安人;中国科学技术大学教授,2003年当选为中国科学院信息科学学部院士,2009年当选为第三世界科学院院士;现任中国科学院量子信息重点实验室主任、中国物理学会理事,中国光学学会理事,全国量子光学专业委员会主任,国际刊物《International J. of Quantum Information》的主编;国家科技部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;国家科技部中长期规划“量子调控”重大项目——“量子通信与量子计算的物理实现”首席科学家;荣获国家自然科学二等奖,何梁何利奖,安徽省自然科学一等奖,安徽省2007年重大科技成就奖,被评选为中国科学院先进工作者、教育部全国优秀教师;培养博士研究生 65人,其中两人荣获全国百篇优秀博士论文奖。


        爱拼才会赢,为自己闯出一片天地


        “三分天注定,七分靠打拼,爱拼才会赢。”在郭光灿的家乡泉州惠安,《爱拼才会赢》是一首街头巷尾广为传唱的励志歌曲。


        闲暇时,郭光灿爱听歌,对这首歌更是百听不厌。对他而言,“天注定”的贫困与无助,是儿时不可逆转的命运,但在心无旁骛的求学时光中,他用闽南人的冲劲儿、硬是为自己闯出了一片天地。


        1942年,郭光灿出生于福建惠安的一个渔民家庭。3岁时,父亲被日本人抓去做苦力,结果病死在运货的船上。含辛茹苦的母亲,独自抚养郭光灿三兄弟长大。


        母亲目不识丁,但目光长远,深信读书能改变命运,“如果母亲让我们三兄弟去帮工,她就不会那么辛苦了。”郭光灿说。


        感念于母亲的辛劳付出,加上闽南地区对读书人的尊重,耳濡目染,郭光灿从小就聪明好学。


        郭光灿说:“母亲含辛茹苦培养我读书,她坚毅的品质和不屈的性格深深感染了我。我从小就下定决心,要努力学习,为把祖国建设成为强盛的国家而奋斗终生。”


        1955年,郭光灿参加小学升初中考试,成为学校同级学生中唯一一个考上全省重点中学——泉州五中的。


        中学时,郭光灿对每一门课程都喜欢,学起来兴趣满满。


        郭光灿有一个好的学习习惯,“老师给我讲课,我就会认真听,跟着他的思路走,我会思考这个东西的精髓是什么,背后有什么,你可以把其他都忘了,但这一点会刻下烙印”。


        “专注做一件事”由此成为郭光灿受益终身的学习方法,“能够让人在学习中有个‘悟’的过程,把老师的知识转化为自己的”。


        静下心看书、写作业,郭光灿常常找到奇妙的感觉:外面的一切似乎都不存在了,而猛地一下从沉浸的世界浮出,“我在哪儿?在做什么?愣上半天,哦,我来教室里写作业了”。


        如今,郭光灿经常告诫自己的研究生,做学问要有悟性,有韧性,有灵性,“不管做什么,悟出事物背后的东西,这才算学到家了”。


        初中3年,他从未迟到、旷课,加之上课时认真听讲,课后复习总结,绝大多数课程都是5分(满分)的好成绩,最后被保送到泉州五中高中部。


        在已过古稀之年的院士郭光灿看来,单纯的、毫无杂念的中学时代,是他一生中性格磨砺、学习方法培养的关键阶段,“中学打下的底子,终身受用”“就像一张白纸,给了我高水平的知识,我就全面吸收了”。


        1960年,郭光灿参加全国统一高考,以数理化三科均为98分的成绩被中国科学技术大学录取。


        5年后,郭光灿大学毕业,获无线电电子学学士学位,留校任教。从此,除了讲台授课,搞科研成了他最大的爱好。


        选择冷门领域,做倔强的“少数派”


        1978年,全国科学大会在北京召开。科学春天的到来,让他受到了极大的鼓舞。“那时候一心就想把时间找补回来。”郭光灿回忆,当时条件艰苦,冬天没有暖气,抱着一个暖水壶,每天看书到半夜是常态。


        “当时因为经费缺乏,做起科研来往往是捉襟见肘,在那样的情况下,发现光做实验行不通,就改做理论,于是选择了光学领域中的冷门——量子光学。”从那时起,郭光灿开始了自己倔强的“少数派”科研生涯。


        选择量子光学,纯粹是从学术爱好出发,因为大学学的是量子力学,量子世界的奥妙激起他的好奇心。“要是把量子理论用到光学中去,一定会有新现象。”郭光灿推测。


        1981年,39岁的他通过公开考试选拔,公派出国学习。在国外两年,郭光灿发现,量子光学领域的研究,国外早在20多年前就开始涉足,而国内学术界几乎无人问津。


        目睹了这种差距,郭光灿并没有灰心,反而以更大热情投入到量子光学领域的研究中。他暗下决心:回国后一定要把这门新的学科组建起来。


        1984年,他用校方资助的2000元组织召开了中国第一次量子光学会议,与会的20多名科技人员虽然大多未曾开展过量子光学研究,这次会议却成为中国量子光学发展的起点。


        回国后,随着研究重新步入正轨,郭光灿对量子领域的认识也越来越丰富。这时,一个新的想法开始浮现在他的脑海里。


        20世纪90年代初,当量子信息作为一门新兴学科在国际学术界悄然萌芽时,郭光灿就敏锐地意识到,这是极富生命力的崭新发展方向,是中国可能在国际学术界获得一席之地的大好机遇。


        然而,搞好科研,仅凭一腔热血还远远不够。在提出量子信息之初,这一想法遭到了不少质疑:量子信息理论能否具有说服力?量子光学尚处于起步阶段,量子信息能搞成吗?郭光灿这样回答:“要以搞‘两弹一星’的精神来推动量子信息的发展,以抢占先机。”


        “从事量子光学是基于兴趣,但研究量子信息不仅仅是兴趣。”郭光灿坦言,量子信息可以为国家未来的科研和国防实力作出贡献。有了这样的论断,他又一次选择了“冷门”。


        做理论、培养研究生、参加国际会议,提高基础。5年后,郭光灿的团队在量子信息领域有了突飞猛进的发展,他所带领的学生队伍也逐渐成长起来,并先后培养出多名科学院院士,其中就包括潘建伟、彭堃墀、孙昌璞和杜江峰。郭光灿说:“现在,我曾经的学生们已经成长为国内量子光学领域的年轻学术带头人,我十分欣慰。”


        在郭光灿看来,这批院士就好比国内量子信息领域的一颗颗种子,为量子信息10多年的蓬勃发展打下了坚实基础。


        从事量子信息研究,孤军奋战的郭光灿在国内坐过10多年“冷板凳”,而最终,团队也收获了率先在国际上提出量子概率克隆原理的殊荣,成为我国科学家在此领域的一项开创性贡献,被称为“段-郭概率克隆机”“段-郭界限”。


        他还在国际上首次提出量子避错编码原理,该原理成为三种不同原理的量子编码之一,已被实验证实;提出一种新型的量子处理器,可有效地降低腔消相干的影响,并实现多种信息功能,已被实验证实;在量子密码研究中,通过商用通信光路实现北京到天津之间125公里单向量子密钥传输;发明量子密码通信网络的关键部件——量子路由器,并通过商用光纤实现四端口量子密码网络的通信,首次实现武汉量子政务网;实验上实现量子受控非门的隐形传送,理论上提出固态容错量子计算新方案,为解决量子计算的物理实现提供了可能的途径;提出一种新型的量子点纠缠光源,该光源可以成为一种高效的光纤远程通讯的纠缠光源;首次证明量子信道的私密容量是不可加的。


        “我们搞科研就是为了国家强盛。”


        如今,当年被视为偏科冷门的量子信息成了全世界致力研究的热门。回忆起这段经历,郭光灿充满自豪:“我们搞科研就是为了国家强盛。”


        “郭老没有什么爱好,如果有,那就是待在办公室和实验室。”郭光灿的助理段开敏说,郭老现在一年仍有不少时间在外出差做学术交流,“他周末很少休息,也没有星期几的概念,说起时间都是几月几号。”


        明年,是国内第一次量子光学会议召开35周年。“准备把当年参加会议的老先生再次邀请过来,告诉他们,当初播下的量子研究的种子,开花了。”郭光灿认为,这就是一名科研工作者的价值。


        从事了一辈子量子领域的科研工作,已过古稀之年的郭光灿依旧坚守如初,在他看来,作为一名科研工作者,不论身处哪里,都应当为自己国家这个阶段的历史任务作出贡献。这是时代的担当,也是民族的传承。


        76岁的郭光灿仍然很忙,至今仍旧一门心思扑在科研上。黑白相间的头发,是岁月在他身上的积淀;消瘦的面颊、宽厚的眼镜,流露出他对知识的渴求和对科学的激情。


        如今在学界享有盛誉的郭光灿,始终澎湃着赤诚之心,不断探索未知领域。郭光灿说:“近年来,世界科技强国开始高度重视量子计算研究,纷纷发布自己的量子信息科技战略,抢占下一轮科技发展的制高点。我将继续带领团队,在量子信息领域参与日益激烈的竞争,在古老的中华大地上,培育出世界一流的科学家,做出更多国际领先的成果,为祖国再创辉煌!”(摘编自福建日报微信公众号)