郭光灿

　　2021年10月30日，郭光灿院士（左三）团队在做离子阱实验钱建豪摄

　　□赵广立
　　近些年，量子科技太“火”了。最火那阵儿，市场上冒出各种奇怪的东西——量子水、量子鞋垫、量子眼镜、量子速读、量子医学……仿佛“一切皆可量子”。
　　如此啼笑皆非的现象，总让这位81岁的中国科学院院士恍若隔世——中国量子科学曾经有多冷，他是有切身感受的。
　　1980到2000年这20年，是中国量子学科发展的“冰期”。那时，郭光灿先后投身量子光学和量子信息研究，是妥妥的学术圈“少数派”。尽管一连18年苦坐“冷板凳”，他也从没打过退堂鼓。
　  异国他乡的约定
　　郭光灿迄今的人生刚好可以分成两段，41岁前和41岁后——命运的齿轮，在他41岁那年开始转动。
　　1983年，郭光灿41岁。这一年，他参加了在美国罗切斯特大学召开的第五届国际量子光学会议。原本做激光器件研究的他，在1981年出国留学加拿大之前，和量子光学结了缘。他摸索出一条理论研究的新路——用量子力学去研究光学。
　　但彼时国内由于经典和半经典激光的理论研究已经相对完备，他转做量子光学，听到的几乎都是反对声和质疑声。尽管如此，他对量子光学的好奇心反而更强了。
　　在加拿大多伦多大学留学期间，郭光灿才发现，在国内不被认可的量子光学研究已经落后国外20年了。第五届国际量子光学会议只有8个中国人参加。彼时8个年轻人意气风发，决心回国之后共同推进中国量子光学学科的发展，并约定谁先回国谁就先组织队伍。
　　两个月后，郭光灿成为8人中第一个回国的人。
　　苦耕科研愈挫愈勇
　　回到中国科学技术大学（以下简称中国科大）的郭光灿感到使命在肩，第二年，他就想通过举办学术会议扩大影响。他听说，中国光学学会激光专业委员会要在安徽滁州开会。机会来了！
　　他找到激光专业委员会主任邓锡铭说：“我们想开一个量子光学会议，但没资质，能不能‘寄生’在你们的会议中间，开一个‘小会’？”
　　经过一番软磨硬泡，邓锡铭勉强同意。郭光灿又找到时任中国科大教务长尹鸿钧。这次郭光灿运气不错，物理专业出身的尹鸿钧十分支持他，特批2000元会议费。
　　这个会议自1984年起被延续下来。也是从那年开始，郭光灿开始在研究生课程中开设“量子光学”，并自己动手编撰教材。
　　20世纪90年代初，作为一个已相对完善的基础学科，量子光学的理论研究已经不能满足郭光灿了。一次阅读文献，“量子信息”一词让他眼前一亮。
　　可他和团队连“经典信息”都不清楚，谈何“量子信息”？于是他请来中国科大信息学院教授朱世康，给团队开“信息论补习班”，从“0101”开始讲解编码等信息理论。
　　整个团队“啃”了3个多月教材，功夫不负有心人，结合“量子”和“信息”，他们很快找到题目——量子编码。
　　郭光灿把这个题目布置给了段路明——这是他在讲授本科光学课上发掘的苗子，收在自己课题组读研。当时所做的编码，其量子比特是独立的消相干。郭光灿说：“我们来一个集体消相干会怎样？”
　　他们把不会消相干的特殊量子态称为“无消相干子空间”，只在需要的时候再把会消相干的量子编码到这个态上，以避免出错，称之为“量子避错编码”。“量子避错编码”成为世界上3种不同编码原理之一。1997年，郭光灿和段路明把这一成果发表在《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。
　　一次，郭光灿在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，这被叫作“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。
　　“我们就提出一个新的克隆原理。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？”
　　段路明和郭光灿算出来了这个极限，并命名为“段-郭界限”。这个界限不可逾越，否则违背量子力学。这是他们发表在PRL的第二篇高水平文章。
　　尽管郭光灿研究组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。他想赶紧做出一些“动静大一些”的成果来，好让人们“尽快见识量子信息的厉害”。
　　话虽豪气，但筹集实验研究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。郭光灿“找钱”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，觉得“不靠谱”，甚至认为是“伪科学”。
　　面对质疑，郭光灿嘴上忙着解释，心里也跟着着急。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，郭光灿立刻觉得机会又来了。郭光灿立即填表申报。他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。
　　但是，郭光灿不肯放弃任何可能的机会。
　　1998年的大年二十九，他应中国科学院院士郑厚植之约，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听说他也在申报量子方面的“973”项目，想看看几队人马能不能“合兵一处”，提高申报成功率。
　  燃星星之火，成燎原之势
　　终于，“973”项目的申报传来好消息。
　　2000年，郭光灿第四次申请，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，他对郭光灿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。
　　“973”项目有2500万元经费。拿到“巨款”后，郭光灿想，要在国内把整个领域带起来！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。
　　1个“973”项目，8个课题，十几家单位，50多位研究人员，包含中国科大、清华、北大，中国科学院的物理所、半导体所、上海光学精密所、武汉物数所……已有的、正筹建的，他全都拉进了队伍。
　　5年后项目结题，成绩斐然。该项目不仅冒出一批研究成果，更在国内建立了若干量子信息科研阵地，尤其是培养了一批具有开拓创新能力的科研队伍。该项目中的若干名课题组长和项目骨干后来都成为院士，其后成为“973”项目首席的也有十几人。
　　这是中国量子信息实现由“从0到1”向“1到100”发展的一个转折点。郭光灿说，现如今中国能够在量子信息领域处于第一梯队，跟国家在2001年就开始从国家层面予以支持密不可分。
　　“有钱”之后，郭光灿逐渐将重点放在培养学生上。很多人说他眼光很毒，“发掘一个培养一个，培养一个成一个。”他苦过自己，也苦过家人，但他敢拍着胸脯说，自己从没苦过团队里的年轻人。
　　“这是我80岁以后，一想到就会很开心的事。我有幸抓住了这样一个新兴学科，让它在中国后继有人，我完成了历史使命。”郭光灿半开玩笑地说，“我现在已经是老头子了，可以‘在丛中笑’了，对不对？”
　　（据《中国科学报》，有删节）