基于量子信息科学技术在计算、通信和计量学等领域革命性的意义，全球都在争夺量子信息科学技术的制高点。2014年，英国启动了2.7亿英镑的国家量子技术规划，成为这一领域的先行者之一。2016年4月，欧盟委员会首次宣布量子旗舰项目，希望通过该项目“让欧洲处于第二次量子革命的前沿，未来10年在科学、产业和社会方面带来变革性的进展”。2017年，将量子信息科学的项目细化为量子计算机、量子模拟、量子传感与计量学、量子通信和基础量子科学5个主题领域。2018年，欧盟斥资10亿欧元计划建造两台量子计算机。2016年7月，美国国家科学技术委员会发布了《推进量子信息科学：国家的挑战与机遇》的报告，认为“量子信息科学未来可能最终会颠覆众多科学领域”。2018年9月24日，美国白宫科技政策办公室（OSTP）国家科学技术委员会（NSTC）发布《量子信息科学国家战略概述》，力图确保美国在“下一代技术革命”中的全球领导地位，提出重点发展量子传感、量子计算、量子网络、量子器件和理论进步4类基础科学领域。此外，日本政府也提出了新一代量子通信技术长期研究战略，计划在2020—2030年间建成绝对安全保密的高速量子通信网。加拿大和新加坡都致力于通过纠缠光子对实现太空量子通信的研究。除国家政府高度重视量子信息科学发展外，谷歌、IBM、英特尔、微软等多家电子行业巨头也在量子计算领域互相竞争，其中2017年11月，IBM推出了全球首款50个量子比特的量子计算机原型机。

我国在量子信息技术与理论研究领域也不甘示弱，中国本土量子信息技术萌芽于量子光学的发展，20世纪90年代，郭光灿院士成为中国本土从事量子信息研究的第一人。彭堃墀院士研究团队在20世纪90年代末开始非经典光学场中连续变量量子通信的实验研究。21世纪初，潘建伟学成归国，将欧洲最新的量子通信技术引进中国，促使中国量子信息技术迅速发展，在量子信息科技的推动下，我国在拓扑量子材料领域成就斐然。同时中国本土孙昌璞院士、龙桂鲁教授和朱诗亮教授等理论物理学家，进行量子信息与量子计算的理论研究，他们共同推动着中国量子信息科技的不断进步。如表8.2所示，2003—2017年共产生8届物理学院士，除2007年、2017年推选的物理学院士中没有涉及量子信息科技研究的物理学家，其他每届均有，足见量子信息科技在21世纪中国物理学中的成果之多和地位之高。

表8.2　中国量子信息科技相关领域院士简况

1）物理学院士与量子光学在中国的萌芽与发展

量子光学是以光的相干性和量子性为基本点，运用量子力学理论、现代光学与电子学实验手段，研究光场的各种非经典效应及光与物质相互作用的量子现象。21世纪以来，量子光学的迅速发展推动了量子信息的逐渐发展壮大，有望引领信息领域的另一场革命。王育竹开创了中国有关量子光学的实验研究；彭堃墀院士研究团队侧重于量子光学的应用研究；朱诗尧院士则侧重量子光学的理论研究，我国在量子光学的不同领域形成了具有发展特色的研究中心。

1960年，王育竹取得苏联科学院电子学研究所副博士学位，回国后为我国从微波段量子电子学研究发展到光波段量子光学研究做出了贡献。20世纪70年代，在当时强调“以任务带学科”的科研背景下，王育竹负责为我国“远望号”综合测量船研制作为时间基准的铷原子钟。1978年，研制成功我国第一台铷原子钟，并应用于多项重要国防任务；与此同时，王育竹在美国斯坦福大学汉斯和肖洛两位教授“激光冷却气体原子”论文（1976年）的启发下，在1979年、1980年两年间，相继提出“积分球红移漫反射激光冷却气体原子”、“序列脉冲激光冷却气体原子”和“利用交流施塔达效应光冷却气体原子”3种实验方案，并相继在1979年全国光频标方案论证会作报告和1979年的《科学通报》、1980年的《激光》杂志上发表。王育竹提出的这3种原创性的实验方法，在时间上要比因“发明了用激光冷却和俘获原子的方法”获1997年诺贝尔物理学奖的朱棣文（1985年，与合作者首次将原子冷却到240微绝对温度）、威廉·菲利普斯（1988年，将原子冷却到40微绝对温度）和科昂-塔洛德基早5～10年。但受当时国内发展物理实验环境和条件的限制，王育竹很难把这些想法立刻付诸实验加以验证，直到1993年，他才终于完成3个实验方案中第一种“积分球红移漫反射激光冷却气体原子”的实验，较朱棣文、威廉·菲利普斯和科昂-塔洛德基丧失了实验成果的优先权，与诺贝尔物理学奖擦肩而过。

1989年，王育竹在中国科学院上海光学精密机械研究所建立了中国第一个量子光学开放实验室，进行了一维驻波场激光冷却原子的研究，观察到了低于多普勒极限温度的现象，在磁光阱囚禁Na冷原子气体实验中，首次观察到四极矩磁场中产生的荧光暗线，主要是由量子干涉导致的现象。在实现冷却原子技术的前提下，1999年，王育竹进行了“玻色-爱因斯坦凝聚的实验与理论研究”，成功观察到了铷原子的玻色-爱因斯坦凝聚现象。为改善原子物理常数、微重力和矿藏探测等测量技术，提高精密测量的准确度，王育竹研制出了更高准确度和稳定度的原子钟和精密原子干涉仪。此外，王育竹利用固体微球腔量子电动力学效应，获得了新激光谱线等科研成果，成为我国量子光学研究的开拓者之一。

20世纪90年代初，山西大学光电所的彭堃墀院士开始进行量子光学的研究，2002年建成了量子光学与光量子器件国家重点实验室。其研究团队通过非简并光学参量振荡与放大技术，分别获得了正交双模压缩真空态、强度差压缩态、明亮的量子相关EPR纠缠光束对、三组分纠缠态光场、四组分类GHZ纠缠态光场、类cluster纠缠态光场、TTPC纠缠态光场及八组分cluster纠缠态光场等多种不同性质的非经典光场，并利用量子纠缠态进行连续变量量子通信的实验研究，近几年主要开展连续变量单向量子计算及量子网络方面的研究。在光量子器件研制方面，彭堃墀、张靖等研制的“全固体化单模单频绿光激光器”，为非经典光场产生及应用研究提供了良好的光源，并获得了2002年国家技术发明奖二等奖。

浙江大学物理系朱诗尧院士专注于量子光学理论的研究，是国内最早从事量子光学理论研究的学者之一，与美国量子光学权威Marlan O.Scully教授在《物理评论快报》（Physical Review Letters）上合作发表了有关无粒子数反转激光的文章。这是激光领域的重大理论突破，对激光物理和光与物质相互作用的研究具有较高的理论价值，对于新型激光器的建造具有重要的应用前景。朱诗尧近几年主要从事量子相干中相位衰退的干涉效应、特殊材料中的量子相干现象及相干光和部分相干光传播的研究，现担任浙江大学量子信息交叉中心首席科学家。

2）物理学院士与中国本土量子信息技术的萌芽

国内从量子光学发展到量子信息的“第一推动力”当属郭光灿院士。20世纪70年代，他从事激光器的研究，研发出了氮分子激光器，该项成果被评为全国科学大会奖。后转入量子光学的理论研究，1981—1983年赴加拿大多伦多大学访学，认识到国内量子光学与国际的差距，回国后投身到中国量子光学的学科建设，并编著了《量子光学》。20世纪90年代，郭光灿认为在量子光学的基础上发展量子信息，该领域可能是中国赶超世界的一个契机，于是将研究重点投向量子信息的研究。1997年，郭光灿为保护信息的量子性，完成了“量子编码”工作，所领导的研究团队研发的“量子避错码”不同于国际惯用的量子编码原理，成为公认的第三种量子编码原理，引起了国际轰动，但这只是万里长征的第一步。为推动中国量子信息的进一步发展，1999年，郭光灿筹划成立了中国科学院量子信息重点实验室，2001年，郭光灿成为科技部“973计划”项目“量子通信和量子信息技术”的首席科学家。中国科学院量子信息重点实验室在郭光灿主任近20年的领导下，发展成为中国量子信息领域人才的重要培养基地之一。目前形成了固态量子计算研究、量子纠缠网络研究、量子集成光学芯片研究、量子密码与量子器件研究、量子理论研究5个组成单元，形成了拥有固定研究人员40多人的研究团队，他们在量子信息、量子器件、量子密码、量子纠缠、量子芯片研制和量子计算等诸多领域，取得了一系列国际一流水平的原创性科研成果。

在量子信息理论与量子器件研究方面，郭光灿在国际上首先提出了“概率量子克隆原理”，并推导出“最大克隆效率公式”，被称为“段-郭界限”。在此理论基础上，研制出了概率量子克隆机（“段-郭概率克隆机”）和普适量子克隆机，成为中国本土科学家在此领域的一项开创性贡献，同时还发明了一种新型“量子处理器”，用以降低腔消相干的影响以实现多种信息功能，其有关“量子信息技术的基础研究”获得2003年国家自然科学奖二等奖。在量子密码理论与实验应用研究方面，首次证明了量子信道的私密容量不可加，并提出“信道加密”的新方案，在此基础上建立了基于量子密码的保密通信系统，实现了远距离的量子密钥传输。在量子纠缠研究中，2011年，郭光灿领导的中科院量子信息重点实验室制备出八光子纠缠态，刷新了当时多光子纠缠制备与操作数目的世界纪录。2015年，该研究组首次实现对三维量子纠缠态的固态存储，保真度高达99.1%；2016年，实现了多自由度超纠缠态的量子存储。此外，郭光灿研究团队还提出了固态容错量子计算新方案，2018年2月，创新性地制备出了半导体六量子点芯片，致力于未来集成化半导体量子芯片的研制。

山西大学的彭堃墀院士团队在进行量子光学与光量子器件研究的基础上，开展相关量子信息实验的研究，他们自主研制的全固化激光器，为将非经典光场应用于量子信息领域的研究提供了良好的光源。该校光电研究所目前下设实验室中，涉及量子信息研究的有非经典光场产生与应用实验室、量子测量与通信实验室、原子系综量子相干效应研究室、光量子器件研究室和量子通讯实验室。

非经典光场产生与应用实验室的研究人员，开展了纠缠态的产生及利用纠缠态进行连续变量量子通信的实验研究，首先，通过纠缠态光场操控的方法实现EPR纠缠态光场纠缠度由初始的5.3 dB提高至8.1 dB高关联度的纠缠态光场，又通过改进非简并光学参量放大器器件，将单个非简并光学参量放大器直接输出的EPR纠缠态光场的纠缠度提高至8.4 dB，达到当前国际单腔直接输出的EPR纠缠态光场最好指标。其次，利用产生的高关联纠缠态光场进行连续变量量子通信的实验研究，通过级联非简并光学参量振荡器实验，制备了分别与光纤传输及原子存储相匹配的三色三组分纠缠态光场，另外把3个纠缠光脉冲存储到3个原子系综，实现了3个原子系综的纠缠，进而完成了连续变量量子密集编码实验，为构建一个真正实用的连续变量量子通信网络奠定了基础。2004年，由谢常德主持，张靖、潘庆、郜江瑞、彭堃墀参与的“纠缠态光场及连续变量量子通信研究”实验实现了连续变量无条件量子纠缠交换，为量子网络的研究奠定了良好基础，该项目获得2006年国家自然科学奖二等奖。量子测量与通信实验室主要从事量子精密测量研究，为“量子离物传态实验研究”、“连续变量量子态传输与量子克隆”等实验提供实验数据支持。原子系综量子相干效应研究室，通过自发Raman散射过程，在冷原子系综中产生了纠缠光子对，在此基础上通过光开关网络和及时反馈系统实现了纠缠光子空间倍增，进而开展空间倍增的远距离量子通信实验研究。光量子器件研究室的研究人员，目前正在进行全固化量子纠缠态产生源等光量子器件的研制，该量子器件的研制成功将极大地推进连续变量量子通信的实验研究。李永民教授主要负责的量子通讯实验室，在实验上成功制备了双色高品质连续变量纠缠态（810 nm&1 550 nm），并在实验上成功实现了双色连续变量纠缠态光场（806 nm&1 518 nm）至（530 nm&1 518 nm）纠缠态光场的转换，解决突破了连续变量量子密钥分发的系列关键问题，实现了长距离的量子密钥分发，并研制出了原理样机。

在量子信息领域，山西大学彭堃墀院士领导的研究团队在产生高关联度的纠缠态光场及利用纠缠态进行连续变量量子通信的实验研究中取得一系列原创性成果，目前量子信息领域研究固定人员将近20人，他们在非经典光场产生与应用、量子测量与通信、原子系综量子相干效应、光量子器件研制和量子通信方面形成了各自分工明确而又互相紧密配合的研究模式。

3）潘建伟院士与量子信息技术在中国的迅速崛起

中国本土从事量子信息科技研究的最年轻的院士——潘建伟，1996年硕士毕业于中国科学技术大学后，前往奥地利维也纳大学师从塞林格（Anton Zeilinger）攻读博士学位。塞林格教授是欧洲著名的量子实验大师和量子信息技术专家，21世纪以来欧盟进行的量子通信实验他均有参与，奥地利维也纳大学也是欧洲量子信息领域研究的重镇。1996—2003年，潘建伟在塞林格研究组将近7年的研究生涯，掌握了欧洲量子信息研究领域最前沿的知识，为回国发展量子信息技术打下了坚实的基础。2003—2005年，潘建伟先后获得奥地利科学院施密德奖、德国洪堡基金颁发的索菲亚奖、欧盟玛丽·居里杰出研究奖和欧洲物理学会颁发的菲涅耳奖，足见潘建伟在欧洲量子信息领域的成就之多与影响之大。

2001年，潘建伟在中国科学技术大学建立了中国第一个光量子操纵实验室，开始了他在中国的量子信息技术研究生涯；2005年，担任中国科学技术大学合肥微尺度物质科学国家实验室量子物理与量子信息研究部主任；2008年，潘建伟在中国科学技术大学全时工作，在上海浦东创建了中国科学技术大学量子工程中心；2011年，担任中国科学院量子技术与应用研究中心（济南量子技术研究院）主任；2012年，中国教育部在中国科学技术大学设立量子信息与量子科技前沿协同创新中心，潘建伟担任该中心主任；2014年，担任中国科学院量子信息与量子科技前沿卓越创新中心主任；同时，担任中科院“量子科学实验卫星先导专项”首席科学家和中国科学技术大学“量子隐形传态研究”项目组主持人。

潘建伟院士作为国际上量子信息实验研究领域的开拓者之一，在量子隐形传态、量子纠缠、量子保密通信、量子存储、量子计算和量子模拟等方面取得了系列研究成果。在量子隐形传态方面，首次实验实现了量子隐形传态及纠缠交换、终端开放的量子隐形传态、复合系统量子隐形传态和16 km自由空间量子隐形传态。在量子纠缠方面，首次实现三、四、五、六、八、十光子（2016年）纠缠，不断刷新光子纠缠态制备的世界纪录，同时实验实现了现有技术条件下的量子纠缠纯化方案，潘建伟主持的“多光子纠缠及干涉度量”获得2015年国家自然科学奖一等奖。在量子保密通信方面，实现了绝对安全距离超过100 km和200 km的量子密钥分发。在量子存储方面，利用冷原子系综在国际上首次实现单光子和纠缠光子的量子存储，使其寿命延长至毫秒量级。在量子计算和量子模拟方面，在国际上首次利用光量子计算机实现了Shor量子分解算法，并实现了任意子分数统计的量子模拟。

近几年，潘建伟研究团队在量子信息技术领域更是取得了多项重大研究成果。2003年，潘建伟提出量子卫星计划，2016年8月16日，由潘建伟院士主持、中国本土科学家自主研制的世界首颗量子科学实验卫星“墨子号”在酒泉卫星发射中心顺利升空，并与地面的量子保密通信“京沪干线”一起，在世界上首次实现了卫星与地球之间1 000 km级量子纠缠、密钥分发及隐形传态的量子保密通信，领先欧美首次搭建起天地一体化广域量子通信网络，这是“潘之队”多年科研成果的结晶，更是中国量子通信技术引领世界的一个标志。2017年9月29日，利用“墨子号”在中国开通全球首条量子通信干线，即在中国和奥地利之间首次实现距离达7 600 km的洲际量子密钥分发，同时利用共享密钥实现了加密数据传输和视频通信，这为未来构建全球量子通信网络奠定了坚实基础。潘建伟院士团队计划在2030年建成一个由量子卫星群组成的全球量子加密网络^[10]。

2017年5月3日，中国科学技术大学的潘建伟、陆朝阳和朱晓波等研究人员，与浙江大学王浩华教授研究组合作，实现了当时世界上最大数目为10个超导量子比特的纠缠，并在超导量子处理器上实现了快速求解线性方程组的量子算法，这是历史上第一台超越早期经典计算机的基于单光子的量子模拟机。2017年11月，美国IBM推出了全球首款50个量子比特的量子计算机原型机，可见突破更多数目量子比特的纠缠操纵是国际制造量子计算机角逐的关键，我国在量子计算机领域还需继续砥砺前行^[11]。

2018年9月20日，潘建伟、张强研究组在之前Bell不等式检验实验技术的基础上，发展了高性能纠缠光源，优化了纠缠光子收集、传输、调制等效率，并采用中科院上海微系统所开发的高效率超导单光子探测器件，实现了高性能纠缠光源的高效探测，即利用量子纠缠的内禀随机性，在国际上首次实现与器件无关的量子随机数。该研究团队目前致力于建设高速稳定的与器件无关的量子随机数产生装置，争取形成新一代的国家随机数标准^[12]。

1997年，潘建伟博士期间作为第二作者在《自然》杂志上发表论文《实验量子隐形传态》，该成果被公认为是量子信息实验领域的开山之作，被《自然》杂志选为“百年物理学21篇经典论文”之一。20多年来在量子信息技术领域的努力，使潘建伟成为该领域具有重要国际影响力的科学家，并入选《自然》2017年度“十大科学人物”之一，潘建伟院士正带领着他的研究团队推动中国量子通信技术从追随者变为超越者，在有些领域甚至成为领跑者。

4）物理学院士在量子信息理论方面的标志性成果

郭光灿和潘建伟院士等领导的研究团队，推动着中国量子信息技术实验和应用研究的进步，中国本土理论物理学家孙昌璞、杜江峰、龙桂鲁、朱诗亮等院士在量子信息、量子计算理论与实验研究方面也有所贡献。

1997年后，理论物理学家孙昌璞在量子信息基础和物理实现方面做出了一系列创新性的研究成果，通过精确可解的量子耗散模型，揭示了不可逆过程导致的波包定域化现象，建立了量子退相干的因子化模型和自洽的量子测量理论，提出了量子绝热近似高阶修正方法，同时研究了固态量子比特的相干集成和约瑟芬森结量子计算等问题。2005年他提出“纳米机械振子主动冷却的方案”，2008年预言了“量子相变系统的动力学敏感性”和“人工原子循环结构”，这些提法与预言均得到了实验证实，其主持的“量子开系统研究及其在量子信息的应用”获得2008年国家自然科学奖二等奖。(www.daowen.com)

中国科学技术大学的杜江峰教授，是中国最早从事量子计算实验研究的科研工作者之一，在国内率先完成四量子位量子演化实验，使中国成为继美国和德国之后成功实现四量子位以上量子计算的第3个国家。同时致力于利用核磁共振技术进行量子计算的实验研究，2002年，杜江峰领导的研究小组通过核磁共振设备成功验证和破解了纳什博弈论中的“囚徒困境”，在国际上首次实现了量子博弈实验研究^[13]。并与香港中文大学刘仁保教授合作开展了电子自旋共振实验研究，其主持进行的“基于核自旋的量子计算研究”获得2012年国家自然科学奖二等奖。2015年3月，杜江峰研究团队将量子技术应用于单个蛋白分子的研究，即利用钻石中的氮空位点缺陷作为量子探针（即钻石探针）探测了细胞分裂中的一个重要蛋白，在室温大气条件下获得了世界上首张单蛋白质分子的磁共振谱^[14]。

清华大学的龙桂鲁教授改进了量子搜索算法中的Grover搜索算法，主持的“量子通信与量子算法的物理基础研究”获得2013年国家自然科学奖二等奖，参与该项目的还有北京师范大学邓富国、山东师范大学的仝殿民、清华大学的李岩松和王川。曾任职于华南师范大学，现任职于南京大学的朱诗亮教授，2006年首次提出了“原子自旋霍尔效应”，他与香港大学物理系的汪子丹教授合作完成的“量子几何相位及其相关问题研究”也获得2013年度国家自然科学奖二等奖。

5）物理学院士在量子材料领域的重要科研成就

量子计算机是当前国际科技界的研究热点之一，拓扑绝缘体、马约拉纳费米子等拓扑量子材料是实现未来量子计算机成功研制的有效载体，华人科学家近些年在量子材料领域取得了一些重量级的研究成果。

拓扑绝缘体具有表面导电但内部绝缘的物理效应，可通过表面的电子自旋实现信息传递，但不会耗散能量，这为自旋电子学器件设计和量子计算开辟了新的途径，拓扑绝缘体的研究与量子霍尔效应的研究相辅相成。1879年，美国物理学家霍尔提出量子霍尔效应；1980年，德国物理学家克利青在格勒诺布尔高强度磁场实验室发现量子霍尔效应，开创了凝聚态物理学的新纪元，并获得了1985年诺贝尔物理学奖。华裔物理学家崔琦和美国物理学家劳克林、施特默，在更高强度的磁场和超低温的条件下，研究量子霍尔效应时发现了分数量子霍尔效应，即电子量子流体现象，该项成果推进了人们对量子现象的进一步认识，他们一起获得了1998年诺贝尔物理学奖。21世纪前，量子霍尔效应的产生依赖高强度的磁场和超低温的条件，直到2005年，华裔理论物理学家张首晟提出，在碲化汞量子阱体系中可能存在无需磁场，而由本征材料能带结构产生的拓扑绝缘态，预言了在二维拓扑绝缘体中会产生“量子自旋霍尔效应”，该研究开启了拓扑绝缘体的研究热潮；2008年，张首晟研究团队又预言在磁性掺杂的拓扑绝缘体中可实现“量子反常霍尔效应”。

2010年，中科院物理所方忠、戴希带领的团队与张首晟教授合作，提出磁性掺杂的三维拓扑绝缘体，可能是实现量子化反常霍尔效应的最佳体系。沿着这一研究思路，2013年，由清华大学物理系薛其坤、王亚愚、陈曦、贾金锋和中科院物理所的何珂、马旭村、方忠、戴希等组成研究团队一起攻关，利用分子束外延方法，生长出了高质量的Cr掺杂（Bi，Sb）2 Te3拓扑绝缘体磁性薄膜，并在极低温输运测量装置上，成功观测到了“量子反常霍尔效应”，这是国际上首次证实了“量子反常霍尔效应”，也是中国本土科学家从物理实验中独立观测到的一个重要物理现象。“量子反常霍尔效应”实验的领导者薛其坤院士，长期从事超薄膜材料的制备、表征及其物理性能研究，开展了第二代半导体薄膜GaAs、In As／GaAs量子阱（点）、宽禁带半导体GaN和ZnO薄膜生长动力学研究，发展完善了Ⅲ～Ⅴ族化合物半导体表面再构的基本规律，并开展了半导体Si衬底上金属超薄膜量子尺寸效应的研究，定量建立了金属薄膜体系量子效应和材料性能间的内在联系，同时在实验中发展了扫描隧道显微学、低温分子束外延材料生长技术及改进了光学探针，研制了几套用于低温生长和原子尺度原位检测的实验装置等。此外，薛其坤还开展了有序纳米结构的自组织生长研究，发明了若干原子尺度精确控制生长技术，解决了异质外延生长纳米有序结构的难题^[15]。这些研究经历为他带领实验研究团队在国际上首次观测到“量子反常霍尔效应”奠定了坚实的基础，薛其坤因这些成就获得了2017年未来科学大奖“物质科学奖”和2018年国家自然科学奖一等奖。

“马约拉纳费米子”具有正反粒子同体的性质，当马约拉纳费米子以准粒子的形式出现在固体材料表面时，会变成“马约拉纳任意子”，可以用来构造拓扑量子比特，从而应用于自容错的拓扑量子计算机的制造，在拓扑量子计算上有广阔的应用前景。“马约拉纳费米子”由意大利理论物理学家埃托雷·马约拉纳在1937年提出，介于其在未来量子计算机中的重要应用，世界各地的科学家一直尝试在凝聚态物质的多种系统中寻找“马约拉纳费米子”，这已经成为国际科技界激烈竞争的战略制高点之一，华人物理学家在发现“马约拉纳费米子”的科技竞赛中大展身手，发挥了重要作用。与王恩哥、薛其坤、赵忠贤院士合作紧密的上海交通大学物理系贾金锋教授，在凝聚态实验物理领域贡献突出，在国际上第一次成功制备出金属全同纳米点晶格，后又制备出具有奇特磁性的纳米结构，在金属薄膜的制备和其中的量子效应的研究方面取得重要进展，其主持的“薄膜／纳米结构的控制生长和量子操纵”获得了2011年国家自然科学奖二等奖，参与该项目的还有马旭村、赵忠贤、薛其坤、陈曦等，他们大多是2013年发现“量子反常霍尔效应”的团队主要成员。2016年，贾金锋教授研究组，南京大学李绍春研究组，浙江大学许祝安、张富春研究组和美国麻省理工学院傅亮教授等合作的研究团队，在人造拓扑超导体中用自旋极化扫描隧道显微镜对“马约拉纳费米子”进行探测，率先观测到在拓扑超导体涡旋中存在着“马约拉纳费米子”的重要证据，该研究结果证明了理论预言的由“马约拉纳费米子”引起的自旋极化电流现象，但贾金锋教授研究的仅是零维版的“马约拉纳费米子”。2017年7月，现任职于北京大学物理学院量子材料科学中心的何庆林、上海科技大学的寇煦丰、斯坦福大学的张首晟和加州大学洛杉矶分校的王康隆教授，在Science上发文“在量子反常霍尔绝缘体——超导体结构中的手性马约拉纳费米子”，由拓扑量子反常霍尔绝缘体（QAHI）薄膜和超导（SC）薄膜构成的混合一维器件，外加电磁场调控的实验，由电导测量证明了在磁场调控下的拓扑超导体QAHI／SC结中存在半量子化的电导平台，这被认为是一维手性马约拉纳费米子的关键证据。2018年8月，中科院物理所的高鸿钧院士和丁洪研究员领导的联合研究团队，利用极低温-强磁场-扫描探针显微系统，首次在单一块体超导材料中观测到纯度更高的马约拉纳准粒子，为实现量子计算机的制造又向前迈进了一步。

综上，中国量子信息科学是一门新兴学科，涉及量子光学、量子信息科学与技术、量子材料、量子信息理论等多个领域，在中国本土科学家的努力下，已发展成为目前中国最有可能引领世界的学科，历经20多年发展的中国量子信息科技呈现两个特征。①中国量子信息科技呈现较明显的阶段性特征。首先，20世纪90年代，在郭光灿、彭堃墀院士等物理学家的努力下，我国在量子光学与量子信息科学交叉领域，已取得了具有国际竞争力的理论与实验成果，这些可以称得上是我国“土生土长”的量子信息科学。21世纪以来，潘建伟引进了欧洲最前沿的量子信息技术，在中国“嫁接”成长了量子信息技术，他们共同推动了中国量子信息科学技术的进步，一起带领中国在该领域走向世界领先。有关研究数据显示中国在量子通信技术领域处于快速发展状态，其发文量排名第一（占比24.47%）。在文章第一作者所属研究机构排名中，中国科学技术大学（2.2%）和中国科学院（2.17%）的发文量位居榜首，这两个机构是国内量子通信领域的中坚力量，而郭光灿（3.57%）和潘建伟（2.23%）分别位于中国发文量作者的第一位与第三位，西安交通大学的张彦鹏（2.25%）处第二位，同时郭光灿与潘建伟处于国内外合作次数较多的网络中心，可见他们与国际同领域研究者的合作频繁，总之，我国在量子通信技术领域快速发展，研究成果方面领先于世界上其他国家，但整体影响力还有提高余地^[16]。其次，量子信息技术开展实验的研究模式发生改变，由最初的独立实验室发展为如今的“协同创新中心”，郭光灿、彭堃墀研究团队形成的是，国家重点实验室下设的不同实验室间共同合作的研究模式。而潘建伟研究团队在实验室研究的基础上，充分使用国内、国际相关研究机构，合作组成协同创新平台，譬如量子卫星的研究，集合了中科大量子物理与量子信息研究部、中科院上海技术物理研究所、微小卫星创新研究院、光电技术研究所、国家天文台、紫金山天文台、国家空间科学中心等单位的协同攻关，单光子量子模拟计算机的制造，由中国科大、浙江大学、中科院物理研究所等协同完成等。再次，中国量子信息技术逐渐走向产业化，2010年，依托中国科学院量子技术与应用研究中心（济南量子技术研究院）成立了山东量子科学技术研究院有限公司；2015年，阿里巴巴网络技术有限公司成立了中科院-阿里巴巴量子计算实验室，以支持量子计算实验研究，这些都在推动中国量子信息技术的产业化。第四，在量子信息科技的带动下，量子材料物理呈现迅速发展之势，中国在拓扑量子材料领域已处于世界先列，华裔物理学家张首晟开创了拓扑绝缘体的研究领域，并相继提出“量子自旋霍尔效应”和“量子反常霍尔效应”的预言，进一步指导了量子材料的发展，薛其坤为首的研究团队在国际上首次实验证实了“量子反常霍尔效应”；同时华人物理学家在寻找“马约拉纳费米子”方面大展身手，并取得一些研究成果，这些为未来量子计算机的研制及量子科技的发展奠定了基础。②中国量子信息科技研究队伍不断壮大。首先，中国量子信息学术谱系正在形成。目前中国较有影响力的量子信息研究团队主要是，郭光灿院士领导的中国科学院量子信息重点实验室，潘建伟院士领导的中国科学技术大学量子物理与量子信息研究部和中科院量子信息与量子科技前沿卓越创新中心，他们各自形成了自己的学术谱系。在郭光灿领导下，郭国平教授研究组从事固态量子计算研究，李传锋研究组从事量子纠缠网络研究，孙方稳研究组从事量子集成光学芯片研究，周正威、易为教授等从事量子理论研究，他们在各自研究领域也培养了下一代研究者；潘建伟院士领导的中国科学技术大学量子物理与量子信息研究部现有20多位固定研究人员，“潘之队”目前也形成了三代“量子人”，2002年陈宇翱成为潘建伟在中国科大的开山弟子，硕士毕业后赴德国海德堡大学攻读博士学位，陆朝阳于2004年跟随潘建伟，2008年进入剑桥大学卡文迪许实验室转向量子点单光子源和电子自旋操纵方面的研究，他们成为潘建伟院士的“左膀右臂”，他们又培养了徐凭等第三代“量子人”；薛其坤院士领导的清华大学物理系和中科院物理所组成的研究团队，在拓扑绝缘体上验证“量子反常霍尔效应”的研究成果，为新一代低能耗晶体管和电子学器件的制造提供了实验依据，进而推进了信息技术革命的加速发展；上海交大的贾金锋研究小组、华人物理学家王康隆领导的研究小组及中科院高鸿钧院士和丁洪领导的研究团队，在推进寻找“马约拉纳费米子”的过程中不断突破。其次，为实现我国争夺世界量子信息领域制高点的目标，需加大量子信息的人才培养规模，由于量子信息是一门融合物理学、计算机科学及工程学等多学科综合的交叉前沿领域，所以需在教育体系上强调跨学科研究的“量子人才”；同时面对国际量子信息科技迅猛发展的势头，我国应从战略高度做出量子信息领域未来发展的布局规划，力争解决量子信息科技中新的科学问题和关键技术难点，争取在“第二次量子技术革命”中处于主导地位。

【注释】

[1]马镇.天文学的盗火者——访农工党中央副主席、北京市政协副主席、天体物理学家陈建生［J］.前进论坛，2003：31-33.

[2]蔡建文.极目长空察“天机”——记高能物理学家李惕碚［J］.湘潮，2005（12）：30-34.

[3]金莹莹.为创新能源工程理论而努力——专访中国著名热能工程专家林宗虎院士［J］.科学中国人，2011（5）.

[4]张刚，刘德英，姜莹.春雨润物细无声——解读西安交通大学创新人才培养模式［J］.科学中国人，2009（3）.

[5]任之恭.一位华裔物理学家的回忆录［M］.太原：山西高校联合出版社，1992.

[6]杨辑.探微观电子世界　集电子产业大成——小记著名微电子学家、中国科学院院士王阳元［J］.科技创业月刊，2008（11）.

[7]张奇锋.中国科学院院士刘盛纲　平凡而伟大的“电子人生”［N］.广东科技报，2011-10-29.

[8]吴水清.中国物理学家（1900—1959年）的贡献（五）［J］.物理实验，1996（1）.

[9]王志学.科学家“烈士”郭永怀［J］.春秋，2017（1）.

[10]黄海华.量子卫星群将实现量子通信“全球通”［N］.解放日报，2018-10-30.

[11]吴月辉.量子计算机　开启中国速度［J］.中国经济周刊，2017（5）.

[12]齐芳.科学家首次实现器件无关的量子随机数［N］.光明日报，2018-9-21.

[13]吴林红，宛月琴.杜江峰：快乐的量子“囚徒”［N］.安徽日报，2006-4-24.

[14]曾皓.在量子计算领域享受科研快乐［N］.科技日报，2015-12-16.

[15]姜莹.Science上的中国声音（下）［J］.科学中国人，2014（15）.

[16]淮孟姣，潘云涛，袁军鹏.量子通信技术领域的研究现状——基于科学计量学视角［J］.物理与工程，2016（5）：46-61.