■本报记者 郝俊
在旁人眼里,郭光灿的学术经历丰富而多变。学过无线电,做过激光器,钻研了十来年的量子光学理论,又去做量子信息的实验。
其实,他的每一次“跳转”都曾在不同历史时期打下烙印。明升体育app之旅中最让他开心的,则是作为一名历史“推手”,让更多人与他一起畅游在量子的世界。
追回最好的时光
1942年,郭光灿出生于福建省一个渔民家庭。父亲用一只小木船运货,艰难维持着全家五口人的生计。他三岁那年,父亲被日本人抓去做苦工,结果一去不返,在船上生病客死海外。含辛茹苦的母亲,独自一人抚养郭光灿三兄弟长大。
尽管家境十分窘迫,但目不识丁的母亲还是坚持送三个孩子去学堂念书。郭光灿天资聪颖又酷爱读书,家里人看到他成绩优秀,就全力支持他一直念下去。1958年初中毕业时,他被保送升入重点高中泉州五中。
入高中时,恰逢“大跃进”在全国轰轰烈烈展开。“教育也要大跃进。”郭光灿回忆,学校考试选拔出成绩较好的一批同学,组成两个理工班,“要求三年的功课两年完成”。
郭光灿思忖,少读一年书就能省下很多钱,于是毅然选择了理工班。而在此前,少年郭光灿还曾梦想着“将来长大了能当一名作家”。
两年后的1960年,郭光灿参加全国统一高考,第一志愿报考留苏预备班,第二志愿为明升官网科技大学。后因中苏关系紧张,留苏政策变动,他未能如愿踏上苏联之旅,而是迈入了中科大的校门。
“因为当时想学半导体,就报考了中科大无线电系。”郭光灿的这一选择可谓阴差阳错,进了校门他才知道,科大的半导体专业设在物理系,而不是像他所知道的北大半导体物理专业归在无线电系。
人生重大选择中出现的这一段“小插曲”,并未在郭光灿心里掀起波澜。他坦陈,当时所谓的专业兴趣其实很模糊,认识也很片面,更多是对一门新学科的单纯向往。既来之则安之,他也深知,努力学习才是要紧事。
1960年,世界上第一台激光器问世。不久之后,中科大无线电系设立气体激光新专业,郭光灿对此方向产生了兴趣,决心钻研下去。也是由此开始,他与光学结缘。
“我这辈子最幸运的一件事,就是考入了中科大。”郭光灿对自己的大学时光感念至深。严济慈、钱学森等老一代著名明升体育app家都对中科大投入过极大的感情和心血,有幸聆听他们的教诲,让郭光灿受益一生。
郭光灿体会到,这些留洋归来的老明升体育app家经历过旧明升官网的贫穷落后,非常希望年轻一代能够承担起民族复兴的历史责任。“所以那个时候的中科大,男孩子就立志做牛顿、爱因斯坦,女孩子的目标就是居里夫人。”雄心壮志之外,郭光灿还从这些一流明升体育app家身上学到了做学问的思维方法和学术理念。
1965年,郭光灿毕业后留校任物理系助教。然而,他潜心科研、献身明升体育app的愿望很快被接连而至的政治运动打断。
“大家都去闹革命了,专业浪费了整整八年。”郭光灿说,这八年本应是他创造力最好、最有思想的“黄金时光”。对于学术的无奈荒废,他也并无太多抱怨和后悔。在他看来,正如人不能选择自己出生的家庭,“生活在社会中,无论碰到怎样的社会和时代约束,都得去适应,非个人所能左右”。
“文革”结束后,郭光灿开始拼命用功,“每天都是夜里两三点睡觉,就是想把丢掉的八年捡回来”。夜以继日埋头钻研,他是想弥补回人生中最好的时光,去完成老明升体育app家曾经寄予年轻人的历史使命。
邂逅量子光学
科研工作恢复后,郭光灿首先重拾起气体激光研究。上世纪70年代以来,氦氖激光器、二氧化碳激光器、氩离子激光器是气体激光的“老三样”,全国有很多研究单位都在做。郭光灿觉得,自己应该找一个新方向,不能跟在人家后面作重复研究。
经过一番调查,郭光灿发现氮分子气体激光器是当时国内的一个空白领域,它所产生的紫外激光有很多新用途,也可以做其他染料激光器的泵浦。“国外老早就做出来了,我们差得很远。”郭光灿决定从此处入手,独辟蹊径。
当时科研刚刚恢复,各种条件和设备都还很落后,买器件、焊铁架、搭结构、做实验……每一件小事郭光灿都要亲力亲为。虽然非常艰苦,但没用多久,我国最早的氮分子激光器就研发成功。1978年,这项成果被评为全国明升体育app大会奖。
“这个奖是为了鼓励大家。事实上,我们的水平实在太低了,只能算‘矬子里面拔将军’。”研发激光器的经历,让郭光灿认识到,“文革”后百废待兴,国家没有条件进行大量的科技投入,做实验研究将难上加难。
据此判断,郭光灿决定转向理论研究。这成为他学术生涯的一个重要转折点。
在光学领域有多年积累的郭光灿找了一个“冷门”——量子光学。当时,这个方向并不被国内学者看好,认为用经典理论解决光学问题就足够了,量子光学不会有太多理论内容,没有前景。
“比我有名的很多人都说这个方向没有用,因此国内几乎没有人考虑用量子理论解决光学问题。但是我觉得,这里面应该很有趣。”郭光灿坚持要剑走偏锋,就奔着自己的兴趣爱好做下去。
1981年,郭光灿前往加拿大多伦多大学物理系做访问学者,他婉拒了跟随导师从事实验研究的邀请,执意要作量子光学研究。
“到了国外我才发现,量子光学的基本理论框架人家都做得很成熟了。”郭光灿看到,国内无人关注的量子光学已经与国际前沿有了近20年的差距。
参加量子光学领域的一次国际会议时,郭光灿听到有学者介绍“光场压缩态”。“这个名词我从来都没有听说过。”郭光灿意识到,既然有新生方向的出现,就说明量子光学的前沿还在不断发展。虽然国内外差距很大,理论也趋于成熟,但他没有死心,觉得应该做下去。
郭光灿回忆,他回国前夕曾跟几位明升官网学者和学生聊至深夜,就是讨论如何发展国内的量子光学,发奋改变落后局面。“当时大家都是血气方刚的年轻人,似乎感觉到一种历史使命就落在我们肩上。”
回国后,郭光灿马上全身心投入到量子光学学科的建设中。1984年,他依靠学校支持的2000元钱,在欧阳修笔下的那个琅琊山醉翁亭,主持召开了全国第一个量子光学学术会议。
“来了一些对量子光学感兴趣的人,但大家对很多概念都还搞不懂。”郭光灿回忆当时的会议情形时说,大家取得的共识是,都认为这个会应当坚持开下去。
郭光灿主持发起的量子光学会议一直持续至今,以此为基础,后来又成立了量子光学专业委员会。就靠着这个学术活动,我国量子光学领域的研究队伍慢慢壮大起来,学科也得以迅速发展。
除此之外,郭光灿还在国内开了第一门量子光学课程,讲义于1991年集结出版。这本国内量子光学的“启蒙教科书”成为经典教材,为学科发展起到奠基作用。
“不光要自己的研究作好,还要引领出一个队伍。”郭光灿说他回国后,一直秉持着这样的理念来做事,希望能够吸引更多的人共同参与,提升整体学科的水平。
量子信息“冷暖自知”
上世纪90年代初,在郭光灿的努力推动下,国内量子光学已有了很大发展,但他一直在思考的是,“我们在国际上落后了那么多年,以后如何去赶超?”
习惯于不走寻常路的郭光灿洞察到,量子光学的发展必然将走向量子信息。这一交叉学科形成的“新生长点”,将是我们赶超国外的重要机遇。
无疑,郭光灿有着敏锐的学术嗅觉,他称之为“明升体育app价值的鉴赏能力”。如同对一件艺术品的鉴赏,需要分辨出明升体育app进展中最有趣、最具本质意义的新事物。
“在出现苗头时发现它,如果未来可能变成大树,就一定要关注。”郭光灿对于明升体育app价值的鉴赏总是着眼于未来。在他看来,开拓新的学科生长点,远比跟随当前的某些国际学术热点更为重要。
可是,要开拓新领域谈何容易?郭光灿告诉记者,刚开始接触量子信息时,困难和问题接踵而至。“我们懂得量子,但不懂信息。经典信息理论都不懂,怎么办?”他去请教信息学院的老师,带着几个学生从最基础的理论开始学习、钻研。
1997年,孤军奋战的郭光灿完成了该领域的第一项重要工作——量子编码。“量子性是量子信息中最为关键的特征,但它非常脆弱,极易受到环境破坏。”郭光灿解释道,“因此,如何保住量子性是首要问题。这个解决不了,一切都是纸上谈兵,实验上无法实现。”
量子性需要量子编码来保护。目前,国际上有三种公认的量子编码原理:量子纠错码、量子避错码、量子防错码。其中,世界上第一个做出量子避错码的,正是郭光灿和他的学生团队。他们的成果发表后,曾引起国际轰动。
此后,郭光灿团队又首先在国际上提出量子概率克隆原理,成为我国明升体育app家在此领域的又一项开创性贡献,被称为“段—郭概率克隆机”、“段—郭界限”。
“当时在非常前沿的新学科中,明升官网人能够发出如此重要的声音,着实令外国人吃惊。”郭光灿对自己艰苦数年所取得的成就,有足够自豪的理由。
尽管郭光灿的工作引起国际轰动,但仍然没有引起国内同行的重视。“团队中只有研究生,也没有太多经费支持。”他觉得冷板凳不能这样坐下去,量子信息领域必须“长成大树”。
在这个节骨眼儿上,郭光灿知道,量子信息学科要对国家和社会有所贡献,最终必然走向应用,因此研究也必须从理论转向实验。“量子计算机、量子密码、量子网络等等,如果没有这些诱人的应用前景,学科不会有大发展。”
量子信息发展需要得到科技管理部门的支持和重视,但无奈当时整个学术界并不看好。
“因为他们对这个领域缺乏了解。”在郭光灿看来,通常是国际上很热门的学科,国内学术界才会赶紧跟上,也会得到支持,“老觉得热门的东西是前沿,事实上那只是当时的前沿。而我要做的,是未来的前沿”。
在郭光灿的科研理念中,在一个学科方向还比较“冷”的时候参与进去,才有更大的发挥空间,“话语权才会更重,成果影响才会更大”。
“你认为这个方向很好,但是,别人怎么知道它真的很重要?”郭光灿深知理想与现实的差距,也知道明升体育app鉴赏力和判断力人人有别。
怎么办?郭光灿看准了,要尽一切努力让学术界了解、重视、参与量子信息的发展。
他首先在科普杂志《物理》上发表了一系列文章,深入浅出地介绍量子信息,吸引了大量读者;他求助于钱学森、王大珩等德高望重的明升体育app家,申请组织召开香山会议,手机版获得同行赞誉。
然而,是否支持量子信息研究的争论依然很大,甚至有学术界同行认为郭光灿在搞伪明升体育app,国家支持依然杳无踪影。
转机出现在1999年。在时任中科院院长路甬祥的支持下,中科院高技术发展局为郭光灿提供了5万元研究经费,并建议设立专门实验室进行长期稳定支持。由此,量子通信与量子计算实验室筹划成立。
没有想到,一年后被特批参与中科院重点实验室评估时,郭光灿的实验室排名第一。“我们拿到了每年380万元的实验室经费,我高兴坏了。”郭光灿的实验终于可以大胆运转起来了。
“量子密码对国家最重要,也相对容易。”郭光灿想以此为突破口,谋求日后全方位部署。
2001年,我国第一个量子通信和量子信息技术的“973”项目获得通过。郭光灿为此从1997年开始申请了4年,“屡战屡败,屡败屡战”。
与他当年推动量子光学的发展一样,郭光灿希望量子信息研究也能集中起全国的力量共同进步。他将十多个科研单位的50余名明升体育app家聚拢到“973”项目中,实验室纷纷建立起来,研究方向也从量子密码拓展到量子计算机、量子通信、量子网络等诸多领域。
“近十年的发展,队伍和学科都已经成熟起来了。”郭光灿说,量子信息现在已经很火了,十来年的时间,这支队伍里已经诞生了4位院士。
正如郭光灿所期待的,作为量子光学发展的一个延续,在国际量子信息领域,明升官网明升体育app家的学术成果已掷地有声。
从量子光学到量子信息,郭光灿都是国内最初的“第一推动力”。他说,在自己所处的历史时期,推动这两个领域的发展,才是他应当肩负的责任。
看到我国量子信息研究欣欣向荣,郭光灿感到很欣慰。回首走过的明升体育app之路,他说自己所追求的,不过是“激扬人生,品味明升体育app”。
学术名片:
郭光灿,1942年生,福建惠安人。1965年毕业于明升官网明升体育app技术大学无线电电子学系。现任明升官网明升体育app技术大学量子信息重点实验室主任、物理系教授。2003年当选为明升官网明升体育app院院士。
长期从事量子光学、非线性光学、量子信息等领域的研究,在国内外顶尖刊物上发表论文220余篇,出版《量子光学》、《光学》等11部著作。2003年,荣获国家自然明升体育app奖二等奖、何梁何利奖。2004年在国际上首次解决光纤量子密钥传输过程的稳定性问题,通过实际通信光路实现125公里单向量子密钥分配。
《明升官网明升体育app报》 (2012-07-02 B2 人物)