央廣網(wǎng)北京9月9日消息(記者劉天思）2017未來科學大獎9月9日在北京公布獲獎名單。中國科學技術大學潘建偉憑借其在在量子光學技術方面的創(chuàng)造性貢獻，使基于量子密鑰分發(fā)的安全通信成為現(xiàn)實可能獲得“物質科學獎”，清華大學施一公因其在解析真核信使RNA剪接體這一關鍵復合物的結構，揭示活性部位及分子層面機理的重大貢獻摘得“生命科學獎”。今年首度頒發(fā)的“數(shù)學與計算機科學獎”則授予在雙有理代數(shù)幾何學上作出的極其深刻的貢獻的北京大學許晨陽。

今年“物質科學獎”獲獎者潘建偉和他領導的研究團隊發(fā)展了一系列量子光學方面的創(chuàng)新技術，包括高全同性單光子源、超高亮度多光子糾纏源、獨立光子間的量子干涉、線性光學量子邏輯操作等，利用基于光纖和可信中繼的量子密鑰分發(fā)實現(xiàn)城域和城際范圍的安全量子通信，利用基于衛(wèi)星和自由空間平臺的量子密鑰分發(fā)實現(xiàn)洲際尺度的實用化的量子通信。這些發(fā)展最終將帶來一個連接中國和世界各個角落的實用量子網(wǎng)絡。

通信安全是人們數(shù)千年來一直追求的目標。在現(xiàn)代社會，包括商業(yè)和金融、軍事和國家安全在內的很多領域都依賴通信安全。目前的加密方法如RSA和SHA通信協(xié)議都面臨著來自量子計算機的威脅。而另一方面，基于量子力學基本原理的量子密鑰分發(fā)提供了原理上無條件安全的加密方式，從而提供了一種終極的安全通信手段。

潘建偉的工作使得中國在量子通信領域處于世界領先地位。他的團隊首先于2009年在合肥、2012年在濟南使用光纖實現(xiàn)了城市量子通信網(wǎng)絡。在2016年，他們使用光纖在北京和上海間建設了世界上最長（超過2000公里）的量子鏈路，并通過十幾個可信中繼站來克服脆弱量子信號的衰減。為了克服由于不完美的單光子源和探測器導致的安全漏洞，潘建偉團隊發(fā)展了誘騙態(tài)量子密鑰分發(fā)和基于獨立光子干涉的測量設備無關量子密鑰分發(fā)，使得量子通信的現(xiàn)實應用成為可能。該團隊還率先發(fā)展了包括糾纏交換和糾纏純化、量子存儲和相位穩(wěn)定方法在內的量子中繼技術，來最終取代這些可信中繼。潘建偉發(fā)展的多光子干涉在這些技術中再次發(fā)揮關鍵作用。

潘建偉團隊還成功實現(xiàn)了世界上第一個衛(wèi)星與地面之間的雙向量子鏈路，使得星地間的量子密鑰分發(fā)可以超過千公里，成碼率超過1kbps。這是一個在極端條件下（大氣湍流、強震動、強溫差、宇宙射線等）首次達到的高精度量子光學操控實驗。此外，該團隊具有高空間分辨能力的、在強背景下對單光子的高靈敏探測技術，以及高精度的瞄準、捕獲、跟蹤技術，使得基于衛(wèi)星平臺的自由空間量子通信成為可能。