通過(guò)量子研究攻克“卡脖子”問(wèn)題

喬靜濤

你知道什么是量子光學(xué)與量子信息嗎？你了解超冷原子分子的物態(tài)調(diào)控是怎么實(shí)現(xiàn)的嗎？你見(jiàn)過(guò)量子材料與光量子器件嗎？想要學(xué)習(xí)這些知識(shí)，可以走進(jìn)2023年被評(píng)為山西省科學(xué)家精神教育基地的山西大學(xué)量子光學(xué)與光量子器件國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室。10月31日，記者有幸走進(jìn)了這個(gè)神奇的實(shí)驗(yàn)室，認(rèn)識(shí)了實(shí)驗(yàn)室的帶頭人彭堃墀院士和他的團(tuán)隊(duì)。

? 透過(guò)玻璃窗可以看到實(shí)驗(yàn)人員用各種實(shí)驗(yàn)儀器做著實(shí)驗(yàn)。多種沒(méi)有見(jiàn)過(guò)的元器件，充滿(mǎn)神秘色彩。“實(shí)驗(yàn)場(chǎng)也接待科技工作者和學(xué)生參觀。好多學(xué)生參觀后表示，希望將來(lái)可以成為這里的一員?！睂?shí)驗(yàn)室副所長(zhǎng)高星說(shuō)，實(shí)驗(yàn)室正在攻克量子信息、量子傳感、精密測(cè)量、光量子器件等方面的關(guān)鍵核心技術(shù)和“卡脖子”問(wèn)題，是國(guó)家在信息科學(xué)與技術(shù)前沿的一支重要戰(zhàn)略科技力量。

? 其實(shí)，實(shí)驗(yàn)室的前身是創(chuàng)建于1984年的山西大學(xué)量子光學(xué)實(shí)驗(yàn)室，是在彭堃墀帶領(lǐng)下建立的。1982年，彭堃墀到美國(guó)德克薩斯大學(xué)量子光學(xué)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究工作。當(dāng)時(shí)，彭堃墀面臨兩個(gè)選擇，一是進(jìn)入正在出成果的實(shí)驗(yàn)組；另一個(gè)是建立一個(gè)新實(shí)驗(yàn)室。經(jīng)過(guò)認(rèn)真思考，他決定選擇建設(shè)一個(gè)新實(shí)驗(yàn)室，他認(rèn)為這樣做可為回國(guó)建立自己的實(shí)驗(yàn)室積累經(jīng)驗(yàn)。在建設(shè)實(shí)驗(yàn)室期間，他獨(dú)立承擔(dān)了研制一臺(tái)瓦級(jí)輸出單頻環(huán)形激光器的任務(wù)。經(jīng)過(guò)一年的努力，激光器研制終于完成，主要指標(biāo)達(dá)到當(dāng)時(shí)國(guó)際最好水平。1984年底，彭堃墀回到山西大學(xué)組建了量子光學(xué)實(shí)驗(yàn)室。山西大學(xué)成為國(guó)內(nèi)最早開(kāi)展量子光學(xué)研究的單位之一。

? 回國(guó)后，彭堃墀還培養(yǎng)了一批優(yōu)秀科技人才、建立了能進(jìn)行世界科學(xué)前沿課題研究的科研機(jī)構(gòu)并取得了多項(xiàng)創(chuàng)新科研成果。

? 如今，實(shí)驗(yàn)室在彭堃墀和他培養(yǎng)的一批批優(yōu)秀科技人才的努力下，已建成能夠開(kāi)展國(guó)際前沿課題研究的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，即國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、光學(xué)國(guó)家重點(diǎn)學(xué)科、拔尖學(xué)生培養(yǎng)2.0基地、原子分子物理國(guó)際合作聯(lián)合研究中心等重要平臺(tái)，是我國(guó)該領(lǐng)域研究及人才培養(yǎng)的重要基地之一。

? 近5年，實(shí)驗(yàn)室承擔(dān)了國(guó)家級(jí)項(xiàng)目120余項(xiàng)，在國(guó)內(nèi)外重要學(xué)術(shù)期刊發(fā)表論文600余篇。除此之外，實(shí)驗(yàn)室利用自主研制的國(guó)際領(lǐng)先的“量子光源”，在連續(xù)變量量子糾纏和量子信息方面取得了一系列具有國(guó)際影響的原創(chuàng)性成果，實(shí)現(xiàn)了若干量子核心技術(shù)與關(guān)鍵器件的突破；在國(guó)際上率先實(shí)現(xiàn)強(qiáng)相互作用下超冷費(fèi)米氣體自旋軌道耦合的量子模擬，對(duì)設(shè)計(jì)新型拓?fù)淞孔硬牧暇哂兄卮笠饬x；實(shí)現(xiàn)了可控的單原子、單光子源，完成了突破經(jīng)典極限的精密測(cè)量、基于里德堡原子的國(guó)際上最高靈敏度的微波場(chǎng)測(cè)量等；研制出性能指標(biāo)國(guó)際領(lǐng)先的高功率低噪聲全固態(tài)單頻激光器及首臺(tái)連續(xù)變量量子糾纏源與壓縮源樣機(jī)，研制了50公里連續(xù)變量量子密鑰分發(fā)樣機(jī)，實(shí)現(xiàn)了高質(zhì)量激光器的批量生產(chǎn)與激光顯示技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化。

? 如今，每天早晨8時(shí)以后，科研團(tuán)隊(duì)的工作人員和學(xué)生們還能在辦公室、實(shí)驗(yàn)室、樓道里遇到87歲的彭堃墀院士，他的精神鼓舞著實(shí)驗(yàn)室的每一個(gè)人。