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彭堃墀:勇攀高峰的“寻光人”

2024-10-30梁耀华

科学导报 2024年72期

“攀登 奉献”,山西大学光电研究所一楼大厅,这4个正对着大门的恢宏大字,是流淌在山西省培养的首位中国科学院院士彭堃墀血脉里的“精神密码”。

从1961年至今,这位我国量子光学的奠基人之一日夜兼程,不断攀登高峰,只为让“中国之光”照亮世界。

筑牢通信安全防线

以光子和光场为信息载体的量子通信,可以完成经典通信不可能完成的工作,使信息科学产生质的飞跃。

这一巨大成功的背后,著名光学专家彭堃墀功不可没。他领衔完成的这项名为“纠缠态光场及连续变量量子通信研究”的科研项目,获得2006年度国家自然科学二等奖。

在此之前,通信安全保障主要依靠经典加密技术。迄今为止,科研工作者已经研发出了各种各样的经典密码加密算法。它们主要是利用计算的复杂性确保通信安全——窃听者在没有解密密钥的情况下,在有限的时间内无法完成破译所需的大量计算。然而,这种方法远不能保证建造“绝对安全”的通信系统。

正因如此,量子通信被科研工作者寄予厚望。量子是构成物质的最基本单元,是能量的基本携带者,无法被分割和复制。

面对亟须突破的难题,彭堃墀从不退缩。他自小就有一股不服输的劲头,越是难“啃”的硬骨头越要好好“啃”。

经过历时数年夜以继日的努力,彭堃墀带领团队在实验上首次完成了连续变量量子密集编码、连续变量三组份GHZ纠缠态光场、受控密集编码量子通信、连续变量无条件纠缠交换。他说,这些克服了经典加密技术内在的安全隐患。

攀登在科研高峰上

当今,光学与通信技术的迅猛发展,极大地推动了信息传输的速度和效率。在此领域中,量子光学与量子通信技术的兴起,正改变着我们对信息处理和传输的认知。

量子光学与量子通信有着密不可分的联系。在量子光学中,光的干涉可以用来探测光子的相干性和量子态的纠缠性,为光的量子通信提供了基础。

那么,听起来高深莫测的量子光学又是什么呢?“我们正在寻找一种光,一种没有噪声、没有干扰、很安静的光。这种光可以测量很微弱的信号,可以测量很微小的物理量变化。”彭堃墀如此解释量子光学的核心内涵。

1984年,彭堃墀等几位访学归来的科研工作者成为我国最早一批研究量子光学的科学家。作为量子光学学科奠基人之一,他对自己的贡献轻描淡写:“我只起了一个开路的作用。”

量子光学是物理学的微观分支。彭堃墀认为,这是重要的科学研究,未来将得到广泛深入的应用。

彭堃墀能与量子光学“结缘”,缘于一次出国访学。1978年,改革开放让彭堃墀等科研工作者迎来“科学的春天”。国家选派优秀科研人员出国访学,彭堃墀成为最早一批获得机会的访问学者。

未曾想,赴法、赴美留学从此改写了彭堃墀的教学科研轨迹。“我在美国学习交流时,量子光学刚刚兴起。我一直在考虑,在科研条件相对不足的地方,在国内的地方院校,能不能把这个新兴学科建成一流学科和有特色的专业?”想法根植在头脑中,直至他学成回国。

把国家需求作为最高追求

在美国,彭堃墀看到先进的实验室和遥遥领先的研究水平,想到了山西大学甚至山西还没有个像样的实验室。

为了给将来回国建立实验室打前站,他毅然选择自选课题,组建新的实验室展开研究。他深知,出国并不是为了“镀金”,而是为了给祖国发掘知识财富,为将来回国建立实验室积累经验。为此,他暗下决心:一定要学有所成,早日为祖国的科技进步贡献自己的一份力量。无数个高强度工作的日夜,他一直靠着这份决心坚持下来。

其间,他独立承担研制一种输出功率高、频率稳定的环形激光器的任务。于是,他以前在工厂劳动学到的机械加工技术派上了用场。他通过不懈努力,最终研制成功该激光器,指标达到当时国际最好水平,这让当时实验室的人们对这位来自中国的学者刮目相看。

1984年4月,彭堃墀应邀出席了在美国加州召开的国际量子光学与电子学会议。他用自己的勤劳和才华为祖国争得了荣誉,在世界面前展示了中国科技工作者的风采。同年年底,他与妻子放弃了国外优厚待遇,与当时的“出国热”逆向而行,毅然回国。

1985年4月,彭堃墀组建的量子光学实验室被正式命名为山西大学光电研究所,他受命担任所长。他们制定的方针是:“立足国内,面向世界,多出成果,快出人才。”以“攀登奉献”为灵魂,以竞跑领先世界为追求目标。

此后,彭堃墀每天7时半准时坐在办公室、晚上10时结束、一周至少工作6天的状态,成为彭堃墀的一种习惯。在工作很多、任务最重的时候,他也丝毫没有放松科研工作,时间不够就拼命从休息时间中挤。

2002年获国家技术发明二等奖,2003年获何梁何利基金科学技术进步奖,2005年获山西省科学技术杰出贡献奖,2006年获国家自然科学奖二等奖,2009年获国家杰出专业技术人才奖,2021年获全国优秀共产党员称号……荣誉和成就背后是累月经年的艰辛付出,是彭堃墀与团队成员几千个日夜的坚守、千万次实验的不懈努力。

攀登永无止境。彭堃墀延续“强国复兴有我”的精神力量,在中国式现代化的新征程上继续书写自己的故事。