通过量子研究攻克“卡脖子”问题

乔静涛

你知道什么是量子光学与量子信息嗎？你了解超冷原子分子的物态调控是怎么实现的吗？你见过量子材料与光量子器件吗？想要学习这些知识，可以走进2023年被评为山西省科学家精神教育基地的山西大学量子光学与光量子器件国家重点实验室。10月31日，记者有幸走进了这个神奇的实验室，认识了实验室的带头人彭堃墀院士和他的团队。

  透过玻璃窗可以看到实验人员用各种实验仪器做着实验。多种没有见过的元器件，充满神秘色彩。“实验场也接待科技工作者和学生参观。好多学生参观后表示，希望将来可以成为这里的一员。”实验室副所长高星说，实验室正在攻克量子信息、量子传感、精密测量、光量子器件等方面的关键核心技术和“卡脖子”问题，是国家在信息科学与技术前沿的一支重要战略科技力量。

  其实，实验室的前身是创建于1984年的山西大学量子光学实验室，是在彭堃墀带领下建立的。1982年，彭堃墀到美国德克萨斯大学量子光学实验室进行实验研究工作。当时，彭堃墀面临两个选择，一是进入正在出成果的实验组；另一个是建立一个新实验室。经过认真思考，他决定选择建设一个新实验室，他认为这样做可为回国建立自己的实验室积累经验。在建设实验室期间，他独立承担了研制一台瓦级输出单频环形激光器的任务。经过一年的努力，激光器研制终于完成，主要指标达到当时国际最好水平。1984年底，彭堃墀回到山西大学组建了量子光学实验室。山西大学成为国内最早开展量子光学研究的单位之一。

  回国后，彭堃墀还培养了一批优秀科技人才、建立了能进行世界科学前沿课题研究的科研机构并取得了多项创新科研成果。

  如今，实验室在彭堃墀和他培养的一批批优秀科技人才的努力下，已建成能够开展国际前沿课题研究的实验平台，即国家重点实验室、光学国家重点学科、拔尖学生培养2.0基地、原子分子物理国际合作联合研究中心等重要平台，是我国该领域研究及人才培养的重要基地之一。

  近5年，实验室承担了国家级项目120余项，在国内外重要学术期刊发表论文600余篇。除此之外，实验室利用自主研制的国际领先的“量子光源”，在连续变量量子纠缠和量子信息方面取得了一系列具有国际影响的原创性成果，实现了若干量子核心技术与关键器件的突破；在国际上率先实现强相互作用下超冷费米气体自旋轨道耦合的量子模拟，对设计新型拓扑量子材料具有重大意义；实现了可控的单原子、单光子源，完成了突破经典极限的精密测量、基于里德堡原子的国际上最高灵敏度的微波场测量等；研制出性能指标国际领先的高功率低噪声全固态单频激光器及首台连续变量量子纠缠源与压缩源样机，研制了50公里连续变量量子密钥分发样机，实现了高质量激光器的批量生产与激光显示技术的产业化。

  如今，每天早晨8时以后，科研团队的工作人员和学生们还能在办公室、实验室、楼道里遇到87岁的彭堃墀院士，他的精神鼓舞着实验室的每一个人。