来一次说走就走的“旅行”

    ■陆朝阳

    在我还是小孩子的时候，我和小伙伴们会在夏夜抬头看眨眼的星星，在冬天看渐冻的河水，并悄悄在心里问一个为什么。大多数时候，没有人给我满意的答案。

    中学起接触物理，我开始理解了一些日常现象的背后原理。物理课，不但告诉了我一些自然世界的定量解释，还可以让我在此基础上“预测”一些现象。这种安全感，至今回忆起来都栩栩如生，好像我多掌握了一门“魔法”。

    随着我进入大学，后来又选择量子专业，并进入实验室开始从事真正的科学研究，我渐渐地开始不仅仅能“预测”现象，更能让微妙诡异又变化莫测的微观粒子在我精心设计的龙门阵里翩然舞蹈、变化万千。我喜欢在实验室做关于光子的魔术。

    现在，我已人到中年，量子成了我每日都要打交道的伙伴。我想，一直能让我对它热情不减、常看常新的原因，可能有两个。

    第一个原因，量子从我接触它的第一天起就以一种完全不同于既往世界熟悉的面貌展示它的魅力。刚接触量子力学的时候，它给我的感觉是“反直觉”：在一个尺度非常微小的世界里，粒子遵循和我们日常经验完全不同的运动和相互作用规律。微观世界中的量子叠加、纠缠，可以科普地类比为孙悟空的分身术、筋斗云这类神话或科幻情节。我相信任何第一次学习的人都会感到困惑，很想再进行更深的了解。这也是驱使我进入实验室、接触实际的量子工作的最大动力。本科毕业后，我进入潘建伟老师刚刚在国内组建的课题组，我的硕士课题是以光子为研究对象，研究世界上首个六光子纠缠，演示基本的量子算法工作原理。再后来，我远赴英国剑桥留学，构筑了单光子和单电子之间的量子桥梁。探索量子世界是一个令人着迷的过程，我在无数个实验的关键节点感到困惑，也在最终实现的时候，连自己都感到震撼。研究量子，就像在玩一种永远没有通关的游戏。

    第二个原因，量子虽然听起来阳春白雪，但是量子力学及它催生的技术已经在各方面改变了我们的生活。可以说，没有量子力学，就没有我们今天的计算机、手机、互联网、导航、激光、磁共振等等，这些都是上个世纪在“第一次量子革命”中催生出来的成果，主要是建立在对量子规律宏观的应用的基础上。目前正在全世界蓬勃发展的“第二次量子革命”，是通过自底而上的方式制备、操控和测量一个个微观粒子，突破经典信息技术的瓶颈。“第二次量子革命”的几个在国际上产生了重大影响的标志性里程碑主要包括“墨子号”量子科学实验卫星、“悬铃木”超导量子计算原型机、“九章”光量子计算原型机和“祖冲之号”超导量子计算原型机；我本人有幸参与了第1、4项，负责了第3项工作。我们通过发展高效率和高品质的单光子源，一步步地让光学量子计算的能力超越早期经典计算机，再超越最快的超级计算机，甚至在一些特定问题的解决上展现出经典计算无法匹敌的能力。但是，量子计算这个领域还很年轻，未来，我们希望实现在特定问题上有应用价值的专用量子计算机、可编程的通用量子计算机。道阻且长，值得我和我之后的年轻人继续保持热情、持之以恒。

    如果你也对量子的过去和未来同样抱有好奇和信心，不妨就从手中的这本《量子世界：写给所有人的量子物理》开始。这本书的作者肯尼斯·福特教授会带着你从宏观的表面，进入深藏的微观的粒子世界。在书里，你不妨来一次说走就走的旅行，沿途认识量子世界的各路神仙，看这些粒子如何走路、它们之间如何互动、它们彼此之间有什么不同、在量子世界扮演什么角色，又会和宏观的宇宙奥秘产生怎样的联系。也许，读到最后，你会和我一样，成为量子的终身“粉丝”，和这个新世界的朋友。

    （作者为中国科学技术大学讲席教授、国家自然科学一等奖获得者）