郭光灿 “少数派”的胜利

张惠清

见到郭光灿院士，是在中国科技大学一场有关“西部人才引进”的座谈会上。当时，已年过七旬的郭老依旧精神焕发，一身笔挺的西装，加上标志性的金丝眼镜，尽显学者的儒雅风度。发表观点时，说着一口带着“闽南风味”的普通话，丰富的手势极具感染力。

“在人才体系建设上，我们可以‘输血，但更重要的是自己的‘造血机构。”谈及我国人才制度时他观点鲜明，但又接着感叹，“老一辈的科学家，如严济慈、钱学森，他们放弃国外优越条件，自愿主动回国，把振兴祖国科技作为毕生的事业。现在的年轻人在这方面是不是淡薄了？”

在休息的间歇，记者上前邀请郭光灿院士，希望能够与这位中国量子光学先行者谈谈事业和人生，他很礼貌地接受了。采访期间，有其他媒体纷纷前来追问，他都一一认真回复，展现出绅士的耐心与风度。

郭光灿告诉记者，在自己的科学生涯中，当过两次“少数派”。

学过无线电，做过激光器，他先是在一片反对声中选择了“冷门”的量子光学理论，十几年后又在不解的眼光中探寻量子信息的神秘世界。

有媒体称，他的每一次“跳转”都曾在不同历史时期打下烙印。科学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。

郭光灿认为，在自己所处的历史时期，推动这两个领域的发展，是他应当肩负的责任。而正如他所期待的，作为量子光学发展的一个延续，在国际量子信息领域，中国科学家的学术成果已掷地有声。

看到我国量子信息研究欣欣向荣，郭光灿感到很欣慰。回首走过的科学之路，他说自己所追求的，不过是“激扬人生，品味科学”。

“心”不是自己的，就等于没有灵魂

“他是我国最早从事量子信息研究的科学家，作为国内量子信息方向的第一批研究者，将我国量子领域的研究引入轨道，他建立了国内第一条基于量子密码保密通信线路，为量子通信走向实用迈出可喜的一步。”

2013年底，在CCTV2013年度科技创新人物颁奖典礼上，灯光闪耀。中国科学院院士郭光灿当选其2013年度科技创新人物。

获奖理由刚刚宣读完毕，掌声雷动。郭光灿起身面向观众微笑招手，继而转身走向舞台，一身得体的黑色西装，步伐稳重。当主持人问及介绍短片中他的形象被设计成为“可爱的超人”时，他笑了，“这是我的学生设计的。我不是超人，但量子计算机一旦做成了，就会像超人一样，具有我们想象不到的功能！”

量子信息技术包括两方面，量子通信和量子计算机。近年来，量子信息在理论和实验上已经取得重要突破，引起各国政府、科技界和信息产业界的高度重视。我国科学家在这一领域取得突飞猛进的发展，不仅掌握了量子通信的核心技术，而且成功实现了商业应用，展现了量子通信技术广阔的市场应用前景。但量子计算机目前还处在基础研究阶段，未能实际应用。

“在理论上，量子计算机具有现在电子计算机所无法比拟的功能。”郭光灿告诉记者。它最大的优点是利用量子性质作并行处理，即单个CPU就可进行并行处理，并行处理的能力随着处理器的指数上升，一台量子计算机的功能相当于许多台电子计算机功能的综合，可能还会超过其速度。因此，许多电子计算机不能解决的难题，量子计算机能很快解决。

他打了个比方：“一个有5000个量子位的量子电脑，可以在30秒内解决传统超级计算机要100亿年才能解决的大数因子分解问题，因此，量子计算机的研究将会是计算机历史上的一个革命。”

然而，量子计算机研制成功的难度很大，目前尚未有显著进展，最主要的瓶颈问题是量子计算机的硬件——量子芯片尚未制造成功。据介绍，量子计算机的基本单元叫量子处理器，比量子通信复杂得多。

“人类还不知道如何操控微观世界。在经典世界，人类的操控能力很强，可以发射机器人到火星上采集样品，进行分析，并把分析结果的信号传回地球。但是人类对微观世界的操控能力远未达到这样的水平，这是极大的挑战。”郭光灿表示。

尽管量子计算机的制造难度巨大，但郭光灿对其成功仍有信心。“量子计算机虽然目前无法研制成功，但人们可以考虑制造一个过渡期的产品，如量子仿真机，也就是模拟机。”

郭光灿带领的课题组设立了一个近期目标，即把量子仿真机或者是模拟机研制出来，建立一个平台，解决现在科学上的一些难题，如模拟超导机理等。他坚信，虽然中国在量子领域比西方晚起步20年，但如今在这个领域并没有输于西方。

他有一个科学梦想。“我追求的目标，就是要在我们中国研制成功量子计算机的芯片。一种东西，‘心不是自己的，就等于没有灵魂，就必然要受制于人。如果我们能在世界上最早研制出量子计算机的芯片，我们国家未来的量子计算机就不会再受制于人，就会真正地赢得这一场竞争！”

“历史的使命落在我们肩上”

从60年前的贫困渔家子弟，到中国量子信息研究领域的奠基人和领军人，每当回首自己走过的科研岁月时，郭光灿便心生感慨。“个人的命运一定是与国家紧密相关的，没有国家的快速发展，就不会有今天的我和我的成就。”

1942年，郭光灿出生在福建惠安的一个贫困渔民家庭。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。 1960年，郭光灿参加全国统一高考，顺利进入中国科技大学无线电系。

“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科学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，从这些一流科学家身上学到了做学问的思维方法和学术理念，让他受益一生。

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。

上世纪70年代以来，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科学大会奖。

“这个奖是为了鼓励大家。事实上，我们的水平还远远不够。”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。

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。“量子光学领域在当时太前沿，我只觉得将来肯定有用，但具体能干成什么样，我确实不知道。”郭光灿坦言。但他却觉得“这里面很有趣”，坚持“剑走偏锋”。

1981年，郭光灿被公派到加拿大访问学习。在多伦多大学他才发现，国际学术界开展量子光学研究已20多年。

1983年，第五届国际量子光学会议在美国罗彻斯特大学召开。参加那次会议的中国人只有8名，其中就包括郭光灿。会后，郭光灿回国前夕曾跟几位中国学者和学生聊至深夜，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，在安徽琅琊山醉翁亭，主持召开了全国第一个量子光学学术会议。

“当时仅有50多人参加，有媒体评论，大家是来‘瞧新鲜的。”郭光灿回忆。

但这并不影响他内心的热情：总算有人知道量子光学了。

随着国内对量子光学逐渐的了解与认可，参与会议的学者规模逐渐扩大。由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。

“中国人能够超过他们”

在量子的世界中，郭光灿一直有着敏锐的学术嗅觉，他称之为“科学价值的鉴赏能力”。如同对一件艺术品的鉴赏，需要分辨出科学进展中最有趣、最具本质意义的新事物。这驱使他在科研的道路上不断创新，不断挑战未知领域。

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”，将是赶超国外的重要机遇。

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。

2000年，郭光灿研究组凭借“利用光腔制备两原子纠缠的方案”研究再次引起世界瞩目。后来，法国科学家沙吉·哈罗彻用实验证明了这一理论。他在实验成功之后给郭光灿发了一封邮件说：我们祝贺你，我们在实验上把你的方案做成了。

沙吉也没想到，十年之后，他借此获得了2012年诺贝尔物理学奖。

同领域的一名国际审稿人惊讶于郭光灿课题组的成果，感慨：“我们怎么就没想到？”郭光灿回应道：“我们中国人是能够超过他们的。”

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”，所以只要他认准了方向，便会一直坚持下去。

2001年之后，随着国家富强、社会经济发展，量子通信和量子信息技术开始受到重视，在科技部“973计划”中正式立项。郭光灿也成为此项目的首席科学家，并为国家培养了一大批量子研究领域的骨干。

据了解，到目前为止，郭光灿带领的团队已经取得了“概率量子克隆”和“量子避错编码”两项原创性应用基础研究成果。前者为解决量子信息领域的难题即信息提取问题提供了有效方法，同时在实验上研制成功量子克隆机，被认为是“该领域最激动人心的进展之一”；后者为克服量子信息技术实际应用的主要障碍提供了新方法，成为学术界公认的3种不同原理编码之一，并被美国若干著名实验室在实验上所证实。

“我的一生都在品味科学”

“从事科学研究需要静下心来，厚积薄发，才能创造出不同寻常的成果，我的一生都在品味科学。”身为现任中国科学院中国科学技术大学量子信息重点实验室主任、物理系教授，这是郭光灿经常对团队说的一句话。

经历了十多年的拼搏和奋斗，实验室已经取得了飞速发展。“我希望这个队伍中能够涌现出更多国际一流的人才，更多国际前沿的重要成果。更期待我们国家在量子信息中能够踏踏实实做出一些引领国际的成果。中国应该多做一些原创的东西，不要急功近利。”“静下心来做大事”，这也是实验室近年来一直奉行的宗旨。

而郭光灿本人则将视野再次转向少人问津的“冷门”，开始思考量子物理的基本问题，尝试探寻量子世界的本质。

“这些是我个人的研究兴趣所在，而年轻学者很难去进行此类研究，我这个年龄的人正合适。”郭光灿说，没有了发表学术论文等各种成果考评的现实压力，他才可以更加自由地思考深层次的物理基础问题。

而对于他所熟悉的量子信息等“老本行”，郭光灿则希望让课题组的年轻学术带头人“大展拳脚”，给他们充分的成长空间。

“我宏观指导，很多具体的事交给年轻人来做，去第一线去发挥作用。现在有几个学到些我的味道，这个我就很开心了。队伍越来越强大，工作就有希望了。”他的语气里满是欣慰。

如今，已经年过七旬的郭光灿院士仍然保持着繁忙的工作节奏。虽然晚上已经不再经常性的加班加点，但还是长年没有节假日。“习惯了，从大学到现在都没有周末和放假的概念。即便是国庆节我也是每天都要到实验室里去。”

早八点出门，晚六点回家，郭光灿将工作生活安排得非常有规律。尽管如此，他每年仍有一半时间都在出差，参加学术会议、评审会议、科普报告等各种活动。

闲暇的日子里，郭光灿喜爱看看书，听听音乐。“我喜欢classic music（古典乐），流行的我也听，《中国好声音》的比赛我从头看到尾，《夜夜夜夜》很感人，所有的情感都倾注在歌声中了。”

更多的时候，郭光灿将业余时间留给了阅读。除了专业相关书籍，他近几年开始对中国古代哲学产生浓厚兴趣，《易经》《道德经》《黄帝内经》是最常翻阅的经典。

“它们确实代表了中国古代的最高智慧，成为非常珍贵的宝藏。”从这些古代思想中，郭光灿读到了圣贤对自然的深刻理解，比如老子所言“道法自然”，展示出一种深刻的宇宙认识。

在郭光灿的科学认知里，这些哲学思想与量子物理的基本问题不无关联。“它们无疑会影响我们对物理世界的理解，生发出新的思维方法和观念，互相启发。”

而谈及未来，郭光灿透露他准备把精力全部投入量子计算机的研究中去。“希望在我有生之年能有所突破，将我国的量子计算机研究推向世界制高点，再为国家作贡献！”

责任编辑 张小华