科技体制改革背景下一流高校实验室的建立与发展以郭光灿实验室为例

杨宁靖

实验室在科研和教育中占有重要地位。我国实验室的建设与发展相比国际较晚，从20世纪20年代北京大学、南京高等师范学校分别开设物理实验室以来[1]，我国实验室经历了数量上从少到多，类型上逐渐丰富，管理体制上不断完善的发展过程。改革开放之后，随着国家经济的复苏，科研人员和科研组织获得了更多发展的机会，一批优秀的科研工作者和科研实验室崭露头角。其中一流高校的实验室伴随着国家科技体制改革的深度推进而崛起，逐渐占据我国科研机构的半壁江山。探析其中优秀实验室的成长路径并总结它们的成功之道，将能从中提取高校实验室的建设经验，从中窥探一流高校的成长经验，为我国科研和教育的发展带来新的思考。

本文讨论以郭光灿(1)郭光灿(1942— )，中国科学技术大学教授，中国科学院量子信息重点实验室主任，2003年当选为中国科学院院士。为领军人物的实验室(以下简称“郭光灿实验室”)的发展历程，它的发展经历了中国科学技术大学(以下简称“中国科大”)物理系量子光学研究组(1983—1999)、中国科大量子通信与量子计算开放研究实验室(1999—2001)、中国科学院(以下简称“中科院”)量子信息重点实验室(2001至今)等三个阶段。该实验室在量子信息领域做出了一系列杰出成果，受到《自然·物理学》(NaturePhysics)等国际顶尖杂志的高度评价[2]，曾获得国家自然科学二等奖(两次)、中科院自然科学二等奖、教育部自然科学一等奖等奖项，并先后入围2005和2011年国内十大科技新闻、2021年国内十大科技进展新闻等。在出成果的同时，它还出了众多人才。迄今为止，实验室已经培养出全国百篇优博获奖者5人，基金委杰出青年基金获得者9人，基金委优秀青年基金获得者15人，堪称我国本土人才培养的典范。然而，该实验室初期的起点并不高，在相当长的时间内发展并不顺畅，相关人员是如何披荆斩棘、开出一条大道来的？通过对该实验室发展历程的研究，我们也可以获得一些有关高校实验室建设的启发。

一 走上“量子”研究之路

郭光灿实验室的发展与郭光灿个人的学术成长经历有很大关系。

1972年，随着中国科大迁合肥后教学科研工作的逐渐恢复，郭光灿正式投入科研工作，其从事的“氮分子激光器的研制和应用”课题在1978年获得全国科学大会奖。但这段艰难的研究经历让他意识到，国家科研经费投入不足会严重限制实验研究的发展。他决定转换方向，改做理论方面的研究。

经过调研，郭光灿发现，激光的经典和半经典理论已经趋于成熟，但国内学术界却忽视了量子理论[3]。他认为用量子力学理论去研究光学现象应该会有新的发现，并在阅读国外文献的过程中逐渐肯定了量子光学研究的必要性。在此期间为做深入了解，郭光灿还翻译了一本介绍量子光学中相干态的小册子《相干态导论》[4]。但当时国内可接触的国际资料很少，1981年，郭光灿通过考试争取到前往加拿大多伦多大学访学的机会。但是，由于该校并无量子光学研究领域的专门学者，郭光灿就主要利用该校的图书馆资源自主学习，并设法参加了量子光学方面的国际会议。两年后，郭光灿访学期满回国，在中国科大物理系建立了我国首个研究量子光学的科研机构——量子光学研究组。

量子光学研究组建立时组内只有郭光灿一位科研人员，培养年轻人才成为一项紧迫的任务。1984年，他在中国科大开设了《量子光学》研究生课——这是国内高校首次开设这方面的课程。由于量子光学有理论性较强的特点，他先从基础知识讲起，再逐步引导学生学习前沿课题；同时注重培养学生分析和解决问题的能力，采用启发式教学，经常提出引发学生开拓思维的问题，尤其注意剖析量子光学领域中重大实验和现代学术思想出现的背景和深刻的物理意义，引导学生思考在学科发展中如何发挥创造能力[5]。起初教学使用的参考书是国际上的代表性著作，而随着20世纪80年代众多新的物理效应的发现，郭光灿在教学中又不断加入包括他本人在内的国内外学者的研究成果和持续更新的发展动态，并且随后正式出版了自己编写的《量子光学》教材和翻译的《相干态导论》。在这一时期，研究组先后指导了一些本科生、硕士生的学位论文，工作主要聚焦在量子光学中压缩态光场、光子统计特性等基础理论和与光子统计相关的光谱实验研究上[6]。

郭光灿不仅关注自己团队的科研和人才培养，还致力于在全国范围内推广该学科。他认为大范围的通力合作有利于学科更好更快的发展，有利于整体拔高国家的科技水平。在研究组刚建立不久时，郭光灿想到通过举办全国性的学术会议，推广量子光学学科。他从中国科大教务处申请到特批经费2000元，又求助于激光专业委员会，借助他们的会议平台，于1984年在安徽滁县召开了第一场全国量子光学会议，将全国从事量子光学研究的队伍聚集了起来([7]， 页132—133)。此后这项会议每两年召开一次，一直持续到今天。在那之后，郭光灿又委托北京大学物理系的曹昌祺教授联系了中国物理学会，并于1990年获得同意在其下设立二级学会——量子光学专业委员会[8]。同时，郭光灿还克服困难，应邀前往山西大学、吉林大学等其他高校为研究生讲授量子光学课程，他编撰的《量子光学》也被全国多所高校用来作为同名课程的教材或主要参考书，深受各高校教师和学生的欢迎。在这些工作的基础上，全国范围内有了一支逐渐壮大的量子光学研究队伍。

然而随着研究工作的深入开展，郭光灿逐渐认识到，量子光学的很多方面在应用上缺乏可操作性，并且在过去的时间里国内在这一领域的已有研究多是在追赶国际的脚步，而缺乏突破性、原创性成果的产出。考虑到当下量子光学研究组内简陋的实验条件和在已经落后几十年的情况下去赶超国际的困难[9]，郭光灿又有了转换研究方向的想法。

二 转向量子信息领域

1989年底，郭光灿读到一篇关于量子密码的文章[10]，深受启发(2)杨宁靖. 韩正甫教授访谈. 2021年3月8日. 合肥: 中国科学技术大学人文与社会科学学院当代中国科技史研究所.。在这篇文章中，贝奈特(Bennett)和布拉萨德(Brassard)首次提出量子密钥分发方案——因为两位作者的姓氏首字母都是“B”，此后学术界将该方案称为“BB84协议”(3)此方案的相关论文虽在1989年正式发表，但早在1984年即已提出。。BB84协议的提出拉开了量子密码学的序幕，也成为量子通信理论诞生的标志。郭光灿敏锐地认识到，这一学科方向正是他所寻找的那种新的突破口，将有可能成为自己赶超国际先进水平的契机。因为量子密码所在的量子信息学科刚起步几年，如果此时着手开展研究工作，将会近乎与国外的科研人员站在同一起跑线上。另一方面，信息一旦量子化，将显示大量优于经典信息的性能，拥有可观的应用前景。而量子信息与量子光学研究需要的基础理论相同，方法相通，凭借团队在量子光学领域打下的基础，量子光学研究组确实能够成为量子信息学科的生长点([7]， 页160)。在经过一番对国外文献的调研和对信息学科的学习之后，1990年，郭光灿带领研究组以量子密码为切入点，正式将科研重心转到了量子信息领域。

20世纪90年代，继量子密码之后，量子计算、量子通信的研究也逐渐在国际上兴起。郭光灿抓住了学科发展的关键时机，结合团队的实际条件，带领团队成员逐步拓展研究方向，产出了影响国际的科研成果。

1994年，美国的彼得·肖(Peter Shor)提出了量子Shor算法[11]，指出量子计算机可以求解大数的质因子分解，并且进而可以攻破RSA 密钥系统。这一算法的提出将量子计算机的相关研究推向了高潮。在量子光学研究组内，郭光灿安排博士研究生段路明等人做相关的理论研究工作。为解决横亘在量子计算中的难题——量子消相干问题，段路明和郭光灿首次设计出量子避错编码方案[12]。这一成果于1997年发表，引起了国际轰动，量子避错编码原理成为当前国际上仅有的三种编码原理之一。

与此同时，郭光灿团队也在做着量子克隆的研究。在量子信息的基础理论中，量子不可克隆定理[13]指出量子的不能被精确克隆的性质，这一性质使得量子信息的提取受到阻碍，因此学界开始研究对量子的非精确克隆[14，15]。段路明和郭光灿将幺正演化和量子测量结合起来，率先提出了“量子概率克隆原理”，即在一定的概率下可以克隆出保真度为1的量子态[16]。这项成果在1998年公布后被学术界评价为“最激动人心的新进展”[17]。而在此基础上制作出来的量子概率克隆机被另称为“段-郭克隆机”，其最大克隆效率被称为“段-郭界限”。

在量子通信方面，量子信息处理器作为量子通信和量子计算的重要器件，它的制备同样需要克服消相干问题。2000年，郭光灿实验室博士研究生郑仕标和郭光灿提出的基于腔量子电动力学(QED)的量子信息处理器新方案[18]获得发表，这一方案能够有效克服消相干影响。随后法国巴黎高师学者塞尔日·哈罗彻(Serge Haroche，1944— )(4)2012年，塞尔日·哈罗彻获得诺贝尔物理学奖。在实验上证明了这项方案的正确性[19]。2008年，这篇论文入选近十年内全国前十的高影响力国际论文之一，成为量子信息这一新兴领域唯一进入全国前十位的高影响力国际论文(5)郑仕标. 福州大学人事处. https://rsc.fzu.edu.cn/info/1046/1839.htm.。

这三项理论研究成果都发表在国际物理学顶级期刊《物理评论快报》(PhysicalReviewLetters，PRL)上，将实验室的理论研究推向了高潮，但它们的实验验证却都是由国外学者首次实现的。这是因为在量子光学研究组在成立之后的十几年内，科研条件都十分有限。首先在1986年国家自然科学基金委员会成立之后的若干年内，由于科学基金的支持力度并不足以解决整体科研长期以来经费短缺的困境[20]，量子光学研究组在当时只能拿到平均下来每年三万元左右的几个国家自然科学基金项目(6)座座山峰连成高原——记中国科大创新研究群体. 科大-历史文化网. http://lswhw.ustc.edu.cn/index.php/index/info/319.。而郭光灿关注的“量子”在长时间内不为国内主流科学家群体认可，尤其是在转向量子信息研究之后，多数人认为经典的信息理论都未研究清楚谈何量子理论，甚至还有人认为郭光灿是在研究伪科学。因此郭光灿在项目申请方面屡屡受挫，研究组的科研经费长时间短缺，工作场地也只有物理楼内的一间房间，学生们多数时候都是在宿舍或图书馆学习，因为研究组内仅有的一台计算机和几副桌椅只能供他们“按需使用”(7)杨宁靖. 张永生副教授访谈. 2021年4月2日. 合肥: 中国科学技术大学人文与社会科学学院当代中国科技史研究所.。在这样的条件下，团队在理论研究方向持续探索，而实验研究方向的拓展举步维艰。

1997年，借助中国科大非线性科学联合研究中心的平台(8)1997—2001年，郭光灿担任中国科大非线性科学联合研究中心的副主任。，郭光灿在学校老图书馆申请到一间房间用于做实验。中国科大一直以来给予了科研人员较多的学术自由和力所能及的支持。郭光灿从原先的激光领域先后转到量子光学和量子信息领域，即便受到很多质疑，学校也充分尊重他的科学判断和选择，并在经费和场地都有限的情况下尽可能地为他提供帮助。1998年，郭光灿组织学生在老图书馆搭建了第一个实验平台——量子光学实验平台(9)杨宁靖. 史保森教授访谈. 2021年5月28日. 合肥: 中国科学技术大学人文与社会科学学院当代中国科技史研究所.，他们对照国外文献中提及的理论方法，开展一些普适量子克隆、贝尔不等式的验证等基础性实验研究。由于缺乏经验，实验室成员在实验操作时谨小慎微，做一个实验往往需要花费很长的时间和精力(10)杨宁靖. 李传锋教授访谈. 2021年8月5日. 合肥: 中国科学技术大学人文与社会科学学院当代中国科技史研究所.。

为了获取更多支持以及推动学科更好地发展，郭光灿带领研究组开始了第二次学科推广工作。相比量子光学来说，量子信息的推广显然更为困难：一是量子信息学科的研究在国内缺少研究同行，包括一些后来在量子信息领域做出贡献的科研工作者在当时都对这一学科持有怀疑态度；二是由于学科处于起步阶段，一些理论仍在完善的过程中，因此相关课程开设较晚。在量子光学研究组，1998年，段路明留校任教之后，使用国外刚出版的讲义在中国科大开始了量子信息课程的教学工作(11)杨宁靖. 周正威教授访谈. 2021年5月21日. 合肥: 中国科学技术大学人文与社会科学学院当代中国科技史研究所.。郭光灿积极开设和参加量子信息相关讲座，在中国科大校内，一众学子在郭光灿的讲座上对量子信息学科产生兴趣，并陆续走进了量子光学研究组。同时郭光灿和实验室成员共同撰写科普性的文章，他们在《物理》杂志一连发表了五篇综述性的文章，向公众介绍量子信息领域的一系列基本概念，并在随后被收录进该杂志的“量子信息讲座”专栏。此外，依照之前举办全国量子光学会议的经验，郭光灿计划组织以量子信息为主题的全国性会议，并在随后瞄准了香山科学会议的契机。

为顺利召开这场会议，郭光灿写信邀请素未谋面的钱学森先生担任会议主席，1998年3月，他在给这位著名科学家的信中介绍了量子信息研究的必要性，提出自己的想法——要像当初搞“两弹一星”一样组织起国内最厉害的队伍，集中火力研究量子信息，并诚挚地邀请钱学森出席这场香山科学会议。钱学森很快回信表示同意他的想法并给出了建议，但是因为身体原因钱学森婉拒了邀请。恰逢光学界泰斗王大珩先生来中国科大访问，郭光灿拜访了他，并成功邀请到他担任会议主席。1998年6月，第一场量子信息的香山会议成功召开，郭光灿凭借自己在会议上的出色报告又获邀参加同年9月举办的香山会议五周年纪念会(12)熊卫民, 杨宁靖. 郭光灿院士访谈. 2021年12月15日. 合肥: 中国科学技术大学人文与社会科学学院当代中国科技史研究所.。通过这两场香山会议，郭光灿和其研究的量子信息科学在科学家群体和科研领导层群体中有了较高知名度。

同年，中科院启动了“知识创新工程”，在国内率先开始了科研院所结构调整的试点工作，也拉开了科技体制改革第三篇章的序幕[21]。郭光灿在一年内三次向中科院领导层人员写信，介绍量子信息学科和自己的研究内容并申请经费支持，为实验室的发展迎来了转机。

三 新时期的机遇与挑战

1998年，郭光灿向中科院领导写信，申请将自己的团队纳入中科院针对“知识创新工程”建设的北京信息科学技术研究发展基地中给予支持。中科院决定在中国科大建立开放实验室，给予稳定支持(13)1985年起，中国科学院开始在全国建设开放实验室。截至1998年，中国科学技术大学已经先后建成结构分析研究、认知科学、内耗与固体缺陷、选键化学、结构生物学等5个中国科学院开放实验室。。1999年2月5日，中国科大量子信息开放实验室(后改名为中国科大量子通信与量子计算开放研究实验室)成立[22]，同年实验室受中科院邀请破格参与了中科院开放实验室和所级重点实验室的评估工作，最终获得信息领域第一名的成绩，顺利进入“知识创新工程”。2001年，实验室被正式批准为中科院重点实验室，并于2005年改名为“中国科学院量子信息重点实验室”(以下简称“量子信息实验室”)[23]，成为我国量子信息领域第一个省部级重点实验室。此后团队依托中科院和中国科大两个平台，获得了越来越多的支持。

首先获得了更多经费支持。1999年，实验室在进入“知识创新工程”的同时获得了350万元的经费，郭光灿计划已久的量子密码实验终于可以开展。第二年，实验室早年的毕业生韩正甫访学回国后进入实验室任职，在物理楼申请到一间因教师退休空出来的房间，在这笔经费的支持下搭建了量子密码实验平台。随后在2001年建立了国内首个光纤量子密钥传输线路，2004年又发明了“法拉第——迈克尔逊”干涉仪结构[24]，并实现从北京(望京)经河北香河到天津(宝坻)的125公里光纤量子密钥分配，进一步刷新了单向量子密钥传输距离的国际纪录，解决了稳定性和安全性的国际难题，使我国量子保密通信向国家信息安全应用迈出了关键一步(14)中国科大两项科研成果入选2005年国内十大科技新闻. 中国科学技术大学官网, 2013- 07- 12. http://qybx.ustc.edu.cn/2005/1228/c20980a440462/pagem.htm.。

其次获得了更多场地。由于实验场地的不足，直到2004年实验室只有量子光学和量子密码两个实验平台。经过郭光灿多次和校领导交涉，实验室于2005年申请到了学校打算闲置的器材室所在的三层小楼，并在同年4月搬了过去，之后实验室购入了大量实验设备，新增了原子系综、量子点、介质微腔、表面等离子体等多个实验平台，在这些平台的基础上，实验室逐渐拓展了实验方向，开始小具规模。在中科院的经费支持下，学校开始为实验室建造一栋新的“科研楼”。2007年1月，科研楼装修完毕，实验室整体搬了过去，场地得到了大幅度扩增。与此同时，实验室也面临着新的挑战，即作为一个以理论见长的研究团队，怎样在实验中、尤其是这样一个新兴学科的实验中去克服技术难题。为此实验室积极学习国外先进技术，并在2004年申请到中科院“创新团队国际合作伙伴计划”(15)该计划由中科院在2001年启动，用于支持国家实验室和院重点实验室与国内外知名科学家展开的合作研究。，以此为开端展开了与国际学者的长期合作。尤其通过与几位国际著名大学华人学者的合作，实验室的半导体量子芯片等几个实验研究方向得以从无到有地起步，又在之后往纵深发展。

实验室也为带动该学科在全国发展发挥了作用。2000年，郭光灿在历经三次失败之后，成功申请到量子信息领域的第一个“973计划”(16)1997年6月，国家科委会同有关部门制定了《国家重点基础研究发展规划》(973计划)，当年年底即开始组织项目申报。项目“量子通信与量子信息技术”，并担任首席科学家。项目于2001年正式获批后，他没有立即动手研究，而是放眼于全国，寻找国内有可能开展这一项目研究的单位。在世纪之交国际形成量子信息研究热潮之际，我国各研究单位也已经陆续涉足该领域，郭光灿最终邀请了全国研究所和大学中17个单位的50多名研究人员共同参与项目研究。吴令安、彭堃墀、谢常德、王育竹等郭光灿的老朋友们以及量子信息领域的新秀潘建伟和杜江峰等人都被邀请加入到项目中来[25]。2006年9月项目验收时，不仅产出一批先进的研究成果，而且催生了一支具有开拓创新能力、在国际竞争中占据了一席之地的研究队伍。可以说，这一项目的实施成为中国量子信息科学发展的重要转折点和走上国际的决胜手段。而项目组的多位成员后来在相关领域都做出了重要的研究工作，有9位项目组的年轻学术骨干后来作为首席科学家承担了科技部“973”项目，4位课题组长：郭光灿、彭堃墀、孙昌璞、潘建伟和1位学术骨干杜江峰，更在随后因量子信息的相关研究先后获得国家自然科学奖，并被评为中科院院士[26]，其中郭光灿和彭堃墀于2003年在该项目的实施期间获评，这一项目的深远影响可见一斑。

随着国内量子信息学科的逐渐兴起，国家科技政策也给予了这一学科适当的倾斜。2002年，在“973计划”项目的实施期间，量子信息实验室被国家基金委批准为“创新研究群体”(17)2000年，支持高水平科研团队的创新研究群体科学基金成立。，成为我国第一个量子信息领域的创新群体。同年，郭光灿受邀作为专家起草了“量子调控”基础研究专项。四年后，随着“973计划”项目的顺利结项，不仅量子信息实验室获得了第二期创新群体的支持，而且“量子调控”作为“国家中长期科技发展规划”四个重大基础研究计划之一开始实施。

随着经济水平的提高，国家也加大了对科研的总体投入。在获得科技政策和科研经费更多支持的形势下，郭光灿实验室积极申请科技部、基金委、中科院、安徽省等多个单位的项目。从实验室年度在研项目数目(图1)可以看出，2001—2020年期间，尤其是2006年之后，实验室的年度在研项目数量实现了快速增长，平均每3年就能实现20个左右项目的增长。(18)数据根据《中国科学技术大学理学院年报》《中国科学技术大学物理学院年报》《中国科学院量子信息重点实验室年报》整理。

图1. 量子信息实验室年度在研项目数目②

而在实验室内部，随着研究的深入和实验室教员数目的增多，如何布局科研方向、如何建设实验室团队并在科研中发挥团队的最大功效，成为了需要解决的新问题。

四 科研团队的快速发展

郭光灿实验室的理论研究在1999年建立校级实验室时已经涉及了量子密码、量子通信、量子计算、量子信息基础理论等量子信息的四个主要方向。实验上，随着2005年以后场地的两次扩增，郭光灿带领实验室成员在实验研究方向上开启了全方位布局。第一批留下任教的毕业生也在2005年之后陆续成为学术带头人，在各自的方向上发挥带头作用，并且能够根据自己的判断找到新的研究方向，逐渐展现出独当一面的气势。

在量子密码领域，韩正甫带领团队实现了量子密钥的点对点分发后，开始投入到量子密钥分发网络的研究工作中，做出了持续性实验成果，并推动我国量子保密通信技术进入应用轨道(19)中国科大在芜湖建成世界上首个量子政务网. 中国科学技术大学官网, 2013- 07- 02. http://qybx.ustc.edu.cn/2009/0513/c8753a104126/pagem.htm.和实现产业化。随着分支方向的增多和人员规模的扩大，量子密码研究组逐渐成长为量子密码研究室。

在量子通信领域，2005年以后，李传锋带领的研究组开始以构建长程的全量子纠缠网络为目标，展开在参量光、量子点、量子中继、量子存储器等方面的研究，并建立了量子纠缠网络研究室。2006年，史保森访学回国后开始从事量子模拟技术中最具优势的冷原子系统的研究，并在此基础上建立了多模量子存储研究室。

在量子计算领域，运用量子光学系统开展的光学实验是研制通用量子计算机的一条路径；2006年，郭光灿和博士毕业生郭国平开始开展另一条路径——固态器件的研究，并以量子点为切入点建立了半导体量子芯片加工平台[27]，随后在此基础上建立了半导体量子芯片研究室。2009年，孙方稳回国后接手了固态微腔研究方向，开始研究高品质固体微腔量子比特、光机械、表面等离子体数据总线等以及最终的光量子集成芯片，随后建立了量子集成光学芯片研究室。

在量子信息基础理论领域，在原有的理论研究组的基础上，量子力学基础理论研究室于2012年正式建立，由周正威担任负责人。

2012年，实验室在人事上划分成了半导体量子计算、量子纠缠网络、多模量子存储、量子集成光学芯片、量子密码、量子信息理论等六个研究室；在学术上，现有的五大研究单元，即半导体量子计算、量子纠缠网络、量子集成光学芯片、实用化的量子密码、量子信息基础理论也初步形成，其中量子纠缠网络研究室和多模量子存储研究室共同隶属于量子纠缠网络研究单元(20)因多模量子存储研究室规模较小且与量子纠缠网络研究室的研究内容相近，郭光灿将其归为量子纠缠网络研究单元。。2015年，各研究单元下的研究方向已经基本涵盖了量子信息理论和技术的各个主要方向，暂时不再往外拓展方向，而是致力于在已有领域深耕。完成科研布局的郭光灿实验室进入国际一流梯队，并且成为国际上在量子信息领域涉猎最广的研究机构，在参量光、固态存储、量子密码等方向的研究达到了国际顶尖水平。截至2020年，实验室累计拥有的实验设备已经超过200台，其中先后自制了原子频率梳扫描设备、光束精准偏移设备、光束精密输出及耦合、多功能固态量子存储器、集成量子芯片精密测试平台等实验设备。运用这些实验设备，实验室不但能够通过实验验证已有的理论成果和获得新的理论成果，而且做出了一系列原创性的技术成果。(21)数据根据《中国科学技术大学理学院年报》《中国科学技术大学物理学院年报》《中国科学院量子信息重点实验室年报》整理。

图2. 量子信息实验室年度PRL期刊论文发表数目(2001—2020)②>

从论文发表情况来看，截至2020年，实验室已经在国际顶尖杂志《自然》(Nature)及其子刊上累计发文42篇，在PRL上的年度发文量(图2)自2015年突破10篇之后，2020年又达到新高21篇，这两次爆发式增长与科研平台的建设完善和国家在量子信息方面的大力投入有所关联，但主要归功于实验室团队科研工作积累到一定程度产生的质变。

在实验室内，六个研究室形成了六支互相独立的团队。各研究室具备一定的独立性，其下划分为若干研究组，但整体上服从实验室主任的管理。实验室主任是团队的核心人物，学术带头人则是研究室的核心人物。实验室副主任由郭光灿结合民主推荐从学术带头人中挑选出来，负责辅佐实验室主任做一些针对整个实验室的管理工作。

另外，实验室设有办公室作为行政部门。最早在量子光学研究组成立时就有学术秘书帮助郭光灿处理财务报销等事务，在1999年建立校级实验室时成立了这一专业部门，成员由学术秘书、实验员和财务人员组成，主要负责日常的文书、仪器购买和财务等方面的工作，帮助教员分担很多非学术的任务，使得教员有更多的时间去从事自己的本职工作(22)熊卫民, 杨宁靖. 郭光灿院士访谈. 2021年12月15日. 合肥: 中国科学技术大学人文与社会科学学院当代中国科技史研究所.。

实验室的组织结构见图3。实验室主任、副主任、学术带头人、研究组长依次具有不同程度的管理权，主要包括人事权和财务权。办公室作为实验室内部的行政部门，也是实验室与外界联系的纽带，主要行使服务功能，不具备管理权。

图3. 量子信息实验室组织结构图

在这种组织结构下，实验室内部能够较好地发挥团队优势。在面对大型项目时，由多位学术带头人组成的团队可以自主申请到大型项目而无需与外界合作；在项目的实施过程中，项目组成员由于出自同一实验室，拥有一致的科研目标，有助于项目的高效实施。学术带头人和研究组长在各自的团队中能够充分发挥自己的才能。各个团队之间既独立分工，又可以根据需要随时进行交流与合作，甚至可以引进其他研究室的人才和技术。

而在人才方面，实验室延续了早年在人才培养中的努力实践。量子信息实验室的科研人员多有教学任务，并且他们注重打磨课程，一些教员在访学回来后善于运用国际上的新理论和新方法丰富课程内容，将一些先进的教学理念融入到教学当中，并结合本校学生特点在连年的教学实践中进行课程的完善(23)杨宁靖. 周正威教授访谈. 2021年5月21日. 合肥: 中国科学技术大学人文与社会科学学院当代中国科技史研究所.，在此过程中教员的科研水平也得到提高。在培养过程中，教员们善于因材施教，并且以身作则带动学生的科研热情，鼓励学生直面困难，在难题的解决过程中做出不同寻常的成果。郭光灿还在实验室内部设立了奖金制度，激励教员和学生认真投入科研工作。同时，实验室注重营造纯粹的学术氛围。郭光灿提倡科研工作者将科研当做人生的追求，保持科研激情，在不断发掘自身潜能的同时享受其中乐趣，而不是安于现状，不思进取[28]，但也不能急功近利甚至弄虚作假[29]。在全国范围内形成量子信息研究热潮的同时，社会上出现了一些对这一科学夸大而不切实际的宣传，郭光灿实验室杜绝商业性宣传，实验室成员始终保持着实事求是的状态，并延续着早年艰苦奋斗的精神，不以发表论文为主要科研目标，而是致力于做出对学科发展产生真正有影响力和有价值的成果。

从量子光学研究组建立以来，郭光灿实验室在发展两门新学科的同时培养出一批优秀的科研人才。这些优秀的毕业生中有一小部分进入到其他高校继续从事科研工作，大部分人回到了郭光灿实验室。这是因为实验室在人才引进方面受到经费的限制，尤其在学科发展的起步阶段完全通过自主培养人才壮大了教研队伍；进入学科发展的新时期以来，实验室的毕业生和国内量子信息领域的年轻人才数目逐渐增多，量子信息实验室作为国内量子信息领域最出色的研究单位之一，同时身处国内一流高校中国科大，始终具备吸引优秀本土人才的实力。于是，以实验室优秀毕业生为代表的群体在中国科大的教师选聘中脱颖而出，进入实验室任教，随后在实验室内部形成了一脉相承的学术体系：截至2020年，实验室的59位教职工中有53位都是实验室的毕业生(24)数据来源于《中国科学院量子信息重点实验室年报》。。这种体系不仅有利于团队管理，而且少有利益纷争，年轻的学者在这里大力施展才华的同时更容易找到集体归属感。同时实验室鼓励科研人员和学生出国访学，每年选派一定比例的科研人员到国外学习考察，聘请了国外的学者来担任客座教授，使得实验室内部不断有新理念融入，有效克服了同一师门下学术思想和科研方法的局限性。在这种科研模式和人才体系的优势作用下，量子信息实验室得以成功地申报和实施了“超级973计划”项目、国家重点研发项目等大型项目，在产出优质成果的同时，实现实验室团队的快速发展。

五 经验及启示

随着国内经济水平的提高，从1985年开始的科技体制改革伴随着高校实验室的发展。总体看来，在改革的早期，科研经费支持力度不足，高校实验室在科研尤其是发展新学科方面面临很多困难，需要科研人员发挥主观能动性去努力创造科研条件。而从20世纪90年代中期以来，“973计划”、中科院“知识创新工程”的启动和“百人计划”“长江学者奖励计划”“国家杰出青年科学基金”“千人计划”等人才项目的设立则为高校实验室的发展提供了更多机会。一流高校的实验室之所以能够在我国科研发展和人才培养中发挥重要作用，一方面有赖于一流高校给予的平台支持，另一方面其自身有着值得借鉴的发展经验。郭光灿实验室作为一流高校的实验室，它自建立以来，在科研和人才培养两方面做出了显著成绩，其成功的经验可为高校实验室建设带来如下几点启示：

(1)实验室主任做出正确领导

实验室主任作为实验室学术团队的带头人，其科研和领导能力对实验室起到关键作用。在郭光灿实验室，郭光灿为这一团队倾注了大量心血。作为一名杰出科学家，郭光灿既具有一流的科研水平、科学判断力、战略意识以及潜心科研的品质等内在的科学素养，又拥有科学家身份之外的突出的教育、管理能力和热爱祖国、不畏艰难的优秀品质。这些综合素质决定了他在从业五十多年间能够锲而不舍地做出战略性决策和行动，对实验室和学科的发展起到了举足轻重的影响。

(2)合理选择和布局科研方向

科研方向的确立需要结合国际国内学术发展态势和所在实验室的自身条件做深度思考，选择前沿的科研方向意味着面临更多机遇和挑战。在20世纪八九十年代，郭光灿敏锐地追踪和分析前沿信息，独自做出了准确判断，先后涉足量子光学和量子信息领域，这两次研究方向的选择是量子信息实验室发展势态良好的前提条件。随着研究的深入，郭光灿和学术带头人又结合不断更新的学科动态和实验室的实际情况，继续做出了后续分支方向的多次选择，同时完成了对实验室科研的整体和局部规划，使得团队的科研既横向拓宽又纵深发展，形成了适合于自身的广泛而严密的学术布局。

(3)推动形成合作共赢的局面

前沿科学技术由于学科的复杂性和技术的高要求，其发展需要通过合作攻坚克难。从量子光学研究组时期开始，郭光灿积极动员组织全国的力量去从事量子信息研究，并且帮助国内同行发展，成功助力了这一学科在全国范围内的推广；在量子信息形成研究热潮的新时期，实验室继续致力于服务国家战略需求，积极开展与国际、国内同行的合作，既促进了实验室内部的科研工作，又共同推动了量子信息学科的快速发展。

(4)发动人才团队力量

人才是推动高校实验室快速发展的要素，也是国家经济社会发展的第一资源(25)国家中长期人才发展规划纲要(2010—2020年)发布. 中央政府网, 2010- 06- 06. http://www.gov.cn/jrzg/2010- 06/06/content_1621777.htm.。郭光灿实验室注重人才培养，并形成了合理的人才团队架构。首先，进入该实验室的学生和教员都是通过选拔考试的能力出众者。进入实验室后，他们又在纯粹的学术氛围下接触了良好的学科教学和科研训练，并且在不同的岗位或研究方向上独立分工，拥有充足的施展才能的空间。而实验室培养出来的学生反过来壮大了教研队伍，在一脉相承的学术体系下，团队力量得到更好地发挥。

此外，国家科技政策和上级单位提供的支持也对高校实验室的发展起到推动作用。长期以来，郭光灿实验室争取到了一系列竞争性计划和项目，“量子调控”被纳入“国家中长期科技发展规划”，成为四个重大基础研究计划之一，令实验室受惠于政策对量子信息研究的倾斜。中科院和中国科大作为上级单位，为实验室提供了经费、场地的支持和较为自由的学术环境，使得量子信息这一曾经的“冷门”学科得以发展壮大，也使得实验室内部能有更多创新性成果产出。

在上述因素的共同作用下，郭光灿实验室逐渐在量子信息领域进入了国际一流梯队，并且成为了国内学术人才培养的模范实验室。其发展路径在带给人们启发的同时，还体现了改革开放以来，一个新学科克服种种困难在中国成长起来的历程。随着郭光灿实验室、选键化学实验室等实验室的成长，中国科大也逐渐从教学型大学转型成了研究型大学，并在国内外赢得崇高的声望。

致谢郭光灿院士、韩正甫教授、李传锋教授、明海教授、史保森教授、周先意教授、周正威教授、张永生副教授和黄运锋研究员接受了笔者的访谈，中国科学技术大学档案文博院方黑虎执行院长和孙璐、张芳圆、马小艳等老师在档案查询方面给笔者提供了帮助。此外，笔者得到了导师熊卫民特任教授的悉心指导。在此谨致谢忱!