今日启明星专访 | 青年才俊多担纲，科创才有大作为——访上海交通大学研究员、2012级星友金贤敏

金贤敏研究员

对金贤敏来说，2017年可谓是收获的一年。前不久他获得了自然科学基金重点项目（300万）的资助，支持他做光量子芯片研究。9月初，国内外媒体报道上海交通大学自然科学研究院特别研究员、上海市“千人计划”特聘专家、国家“青年千人计划”专家金贤敏领衔的课题组完成世界首个海水量子通信实验，观察到光子极化量子态和量子纠缠可以在高损耗和高散射的海水中保持量子特性，这是国际首次通过实验验证水下量子通信的可行性，这意味着量子通信网络真正可以“上天、下海、入地”，海空一体的量子通信网络也有望在未来实现。该研究成果发表在国际光学领域著名期刊《光学快报》（Optics Express）后，国际著名科学杂志《新科学家》（New Scientist）和《物理世界》（Physics World）分别以“穿越海水的量子比特”和“首个水下量子纠缠将导致不可破译通信技术”为题进行了报道，另外还有《美国周刊》、《每日邮报》等国际媒体以及量子领域同行将这一工作列为继“墨子号”量子卫星之后，量子通信领域取得的又一里程碑工作。国内媒体，包括新华社、科技日报、文汇报以及各主要网络媒体也都做了大幅报道。

我是在国内外媒体对海水量子通信做了大量报道的一周后约时间拜访这位青年科学家的。我感兴趣的除了被访人这些出色的工作外，还因为他是我们启明星大家庭的成员——2012级星友。金贤敏很热情，那天上午给我预留了整整半天，品尝着他从英国带回来的红茶（这种地道的红茶加一点牛奶味道极醇），我们聊得很顺畅。

小金告诉我，其实海水中进行量子通信这件事他们已经做了两年多，结果不太明朗时不愿意讲，也没有用它去申请经费，到目前其实也还没有。说起2017年获得自然科学基金委重点项目，小金说整个过程让他意外而感慨：“参加评审的专家都是信息口的，而我是偏物理的，也没有关系，但这些评审专家提的都是科学问题，不故意刁难，公正、公平，这种感觉非常好。”金贤敏说：“自己这边深感到拿经费也是一种责任，所以当初是想先做出点眉目了再寻求支持，现在看来我们迈出的第一步是坚实的，令人惊喜。我们希望下一步能有好的支持，继续保持领先，探索水下量子技术的无限可能。”

努力总有回报，自信陪伴成长

金贤敏是安徽合肥人，父母都是农民，有一个姐姐、一个妹妹。金贤敏本科就读的安庆师范大学并非所谓的名校，以这样的底子最终进入上海交大任教，金贤敏坦陈自己可能是交大出身最草根的教授。这样的背景也使他在招收研究生时有自己的考量标准：“我并不是都看本科是否交大的，而更看重学生在他所在学校里是否冒尖，是否用功。很多学生可能和我一样，小时候能得到的机会少，没有接受过很好的教育和引导，因此本科没能进入985或211大学，但并不代表他们不够聪明，不够努力。进入到新的更优秀的群体中，他们也许仍然能够做到冒尖。母校邀请过我回学校做报告，我非常乐意，我希望能以自己的经历，去鼓励学弟学妹们，告诉大家只要有梦想，相信自己，并且肯付出艰辛的努力，都可以成就自己心中的卓越。”

回忆起大学时光，金贤敏很得意，大把的时间，看书、社团活动、谈恋爱和打工赚钱一样不能少。临近毕业，大部分人选择了工作，金贤敏选择了考研，他说当时只想和别人不一样。为此他非常投入，两个月时间里几乎每天在学校的通宵教室里度过十几个小时。这种通宵教室的课桌椅很破，但灯24小时不灭，这种与周遭几乎隔离的环境，让人能非常投入于学习。苦行僧般付出两个月后，小金获得了学校破纪录的高分，并以当年中国科技大学近代物理系考生第一名的成绩被录取。这件事大大提升了他的信心：当你很投入做一件事，你可以做得很好。这种自信一直陪伴着他，甚至影响了他的人生观、价值观。

金贤敏走进科研之门是从跟着潘建伟老师开始的。硕士第一个半年他还不是潘老师的学生，半年后有一次听了潘老师的量子信息方面的报告，很着迷，就很想到潘的实验室做研究。“我就去找潘老师，说虽然自己是外校考进来的，但成绩第一，不能说明我最聪明，但能说明我的勤奋和态度。”系领导当时不同意，潘当时只有30岁，也不是什么领导，但他是年轻教授中比较突出的一个。加上科大的氛围是支持年轻人的。由于潘的坚持，小金终于得到了进潘老师实验室的机会。“那个时候换导师和专业都很难，进入量子领域要感谢潘老师。”小金反复提到这段知遇之恩。2004～2010年，金贤敏都是潘老师实验室的一员，其中2004～2008年读博，2008～2010年在潘老师实验室做博士后。

两度从零开始，冷板凳奠定成功路

6年多时间里小金主要做两件事，从零开始搭建两套实验平台：一个是博士后期间搭建了基于激光冷却原子的首个量子纠缠存储平台；另一个是博士期间搭建了当时首个长距离自由空间量子隐形传态系统。这两个实验平台都很复杂，而且因为很前沿，可参考的经验少。更悲催的是，短时间内很难发文章。当时其实是有一些比较讨巧的做法的，就是跟着师兄用已有的平台，测一点数据，这样就能比较轻松、比较快地发一些好的文章，拿奖学金，拿出国offer。

“我每次都比较倒霉，都要从头开始，而且都耗时好几年。”但耗时耗力的努力终得回报。金贤敏的博士论文工作是从八达岭长城到河北怀来之间架设16公里长的量子信道系统，完成了16公里自由空间量子传态实验。前后做了两三年，结果非常好，以封面文章发在《自然•光子》（Nature Photonics）期刊（小金是论文第一作者），这是世界光学领域影响力最大的学术期刊。这项工作还被两院院士推为2010年中国十大科技进展和科技部十大科技进展，与之并列的其他十大进展都是诸如嫦娥登月之类的国家级特大型研究成果。这个工作的科学意义在于：光子在穿透整个垂直大气层过程中的损耗仅相当于在靠近地面的水平大气中飞行5～10公里左右的损耗（这一损耗值被称为大气层的等效厚度），金贤敏他们做了16公里，远远超过了规定数值。这就完美验证了基于卫星开展量子通信的可行性。这个实验促使中国科学院坚定地启动了量子科学卫星先导专项计划，后来这颗量子卫星被称为“墨子号”。

在长城做野外实验时的金博士

2008年，金贤敏按潘老师的安排留在组里做博士后，开始负责搭建基于激光冷却原子的量子纠缠存储实验平台。当时小金是想出国做博士后研究的，但实验室需要他，他二话没说就留了下来。量子存储是量子通信、量子计算的核心。潘老师很重视这一工作，也很清楚谁最能胜任这一耗时又不讨巧的工作（要花2～3年建平台，等建成时，博士后就该出站了）。金贤敏告诉我，其实他在这个从零开始搭建装置的过程中学习、掌握了不少东西。经过了两次“从零开始”，以后他对从零开始做工作没有恐惧感。“我之前的经历，所谓的冷板凳效应对我后来的科研生涯非常有帮助，‘冷板凳’的那几年是我能安静做事的几年。我现在有能力并且敢做一些看起来很难但是很有意义的工作，得益于我以前两个从头开始建平台的研究经历，所以，我永远感激潘老师当年给予的锻炼机会。”

牛津四年，进入光量子芯片领域

潜心实验中的金博士

2010～2014年，金贤敏在英国牛津大学物理系工作了四年多，前两年是作为博士后，后两年被评为欧盟授予的“玛丽•居里”学者，获资助依托牛津大学相对独立地开展研究。玛丽•居里学者计划是欧洲最好的青年人才资助计划，资助额度比大学老师的工资还高。这个申请不易，主要是看申请人以前的研究工作以及现在的研究想法，一旦拿到资助，申请者可以做自己想做的事。在牛津大学的这四年，金贤敏都是在做自己感兴趣的事，也就是光量子芯片方面的工作。小金在牛津大学合作的导师是Ian Walmsley，他领衔的团队是全球最早开展光量子芯片工作的两个最顶尖的实验室之一，另一个是在布里斯托大学。

金贤敏介绍，光量子芯片从2008年左右开始兴起，其背景是：量子信息技术经历了早期的原理性验证，接下来是要构建大规模量子系统，大到足以进入人类从没能实现的尺度，比如50～100个量子比特，从而可能在探索新科学和新技术上实现量子霸权。而发展光量子芯片技术是突破传统的宏观光学系统的瓶颈，是推动量子信息技术走向芯片化、集成化和实用化的关键和必然趋势。“当时申请出国做博士后，我同时拿到了三四个offer，都是量子领域顶尖的研究组，最终选择牛津，就是因为牛津这个研究团队在光量子芯片方面的工作是量子领域未来的方向，我必须去学习。在牛津的这几年我参与了制备光量子芯片，更主要是研究如何基于光量子芯片进行量子通信和量子计算。”

2013年，国际上包括牛津大学在内的四个小组同时完成了玻色子采样量子计算方面的工作，并分别同时发表在《科学》（Science）和《自然•光子》上。这也是领域内公认的光量子芯片用于量子计算方面的开创性工作。“玻色子采样量子计算是一种专用的量子计算，它的价值在于提供了量子计算机和经典计算机一较高下的一种平台，类似于现在的阿尔法狗，用来让人与人工智能进行PK。但同时人类很聪明，会想办法把其他一些具体问题关联到玻色子采样量子计算中，以此促进量子专用计算机扩展到其他有关联的事情上。”

在牛津大学期间，金贤敏也充分感受了那里的实验室文化。通常导师会给博士后足够的科研自由度，而且允许学生犯错。因为知道金贤敏的实验背景强，导师让他与其他偏理论的博士后一起，同时负责光量子芯片和量子存储两个小组。这样小金就有了施展的空间，构思课题、调研、设计以及与同事一起解决困难，后两年他甚至有独立指导学生的自由度和能力了。“我的博士和博士后导师都是大牛，从他们身上我学到很多，其中非常重要的一点就是科学上要志存高远。构思设计研究课题要么就是想法很巧妙，做某种范畴内的人类的第一次；要么就是做到技术上的极致，极致到足以推动新的科学探索。”金贤敏还补充说，“这种机会是很难得的，上面有大老板在顶着，科学上允许犯错，从中汲取教训并成长，做几年博士后很值得，也很必要。”小金的导师Ian Walmsley是牛津大学副校长、英国皇家科学院院士，50多岁。小金回国那一年（2014年）之前，英国启动了一项耗资2.7亿英镑的科研支持计划，支持四个学科研究，其中之一就是Ian Walmsley领衔的、基于光量子芯片的量子计算，差不多有5个亿的人民币，足见英国对这方面的重视。

加盟交大闯新路，海水实验初告捷

牛津四年即将结束，即使工作生活都算顺利舒心，但是毕竟相比国内节奏较慢，而且总是缺乏归属感。金贤敏一直想能早日回国建立自己的实验室，把这些年积累的想法都去一一实现，这超越了任何别的事情的吸引力。为此他决定放弃还有两个月就能拿到的永居，辞职回国，还有将来孩子的教育问题（为此没少给家人做思想工作）。

回国最顺理成章的选择是回到潘老师的团队，一切驾轻就熟，拉几个现成的高年级研究生，在现有平台上，立即就可以出好成绩。但是此时的金贤敏已经坚定了自己对未来发展和目标的考虑。“做科研的关键是存异，而不是求同，要做自己有特色的、有专长的、独一无二的研究，这也是科研本身能够给学者最大的回馈。自己想到一个idea，然后再想方设法克服各种困难把它实现了。世界上从来没人做到过，这种感觉很棒，是一种强烈的自我肯定，和打游戏通关的感觉一样，是非常幸福的事情。”正好那时上海交通大学正围绕一些科学技术重大基本问题冲刺世界前沿，踌躇满志吸引人才。张杰校长亲自出马招聘杰出人才。受此感召，金贤敏决定加盟交大，而上海交通大学雄厚的工科背景正好与他的想法不谋而合。因为他看到量子通信和量子计算有些方面已经处于产业化边缘，需要在基础前沿和技术工程两个方面同时发力、相辅相成，所以能来交大建立量子信息技术实验室是非常好的选择。此事很快落实，2014年小金就全职回到了上海交大工作至今。

在学校的大力支持下，金贤敏组建了“光子集成与量子信息实验室”，专注于光量子芯片的研发、海水量子通信实验和宽带量子存储。这三个研究领域和课题金贤敏整整想了一年多才最后确定，要做的事情一定要非常有意义、有前景，还最好不要和以前学习、工作过的研究组正在做的研究重复，最好新颖巧妙，世界上独一无二。这样又是从零开始搭建实验平台，遇到了不少困难：高年级成熟的学生、仪器、技术积累、招生名额哪样都缺。还要做新研究方向和新东西，又多了很多未知和不确定，压力真的很大。在此期间小金曾回潘老师团队看过几次，那里热火朝天的场景和自己这里相对冷清和艰难的环境形成强烈对照，也有人劝他回去。但金贤敏不为所动，对自己认准的路还是要有信心，要坚持。

这样就聊到了这次因为在国际上首次成功完成海水量子通信实验而广受瞩目的最新进展。金贤敏告诉我，要敢于尝试，要敢于做引领性的工作，哪怕一开始有诸多不确定性。现在的研究结果令人振奋，接下来是要把实验的规模从几米扩展到几百米量级，目前他们的技术能力可以支撑这个实验。但如果没有团队为基础，后期的发展是不容乐观的。

青年才俊多担纲，科创才有大作为

聊到这一节，话题转向下一步发展迫切需要的团队支撑。

金贤敏说，团队力量偏弱，不足以支撑下一步发展是他眼下面临的最棘手的难题。由于人手少，要做的事情多，无奈之下就从那些获得推免即将来读硕士研究生的大四学生中物色对象，招进来提前培养，这样从大四起就能介入课题研究，这些学生投入科研的时间可以比通常的硕士研究生延长一年多。

金贤敏并不掩饰他的忧虑：“我感觉我们这代年轻人面临的困难还是显而易见的，中国高校参照国外tenure track的做法很好，但是中国和国外情况毕竟不同，国内很难吸引优秀博士并建立博士后团队，什么事都得自己做，招学生名额有限，只能一年一个，有些年还有可能招不到，这样实验技术细节无法传承，非常不利于持续创新并保持领先。”金贤敏再三强调他不是抱怨。其实他目前的境况在同年龄人中算是不错的，“我主要是对未来的前景不乐观，担心做不大。很可能媒体上动静越大，炒得越热，我们以后靠边站的概率就越大。因为相近专业的单位重视了，加大投入，人员体量、空间和资金都比我们要大得多，我们就很难继续做下去了。很可能开了个好头，但是不能一直保持领先，不能最后做强，就采集不到最后的果实。”

希望以上金贤敏的忧虑直言能引起有关领导的重视。我们的大政策一直在鼓励更多的年轻人脱颖而出，我们也知道其实创新的最大动能来自那些尚未功成名就的年轻人。正在建设科创中心的上海也许也能在培育和促进冒尖青年人才发展方面走在前面。对于有重大前景的课题成果和个人，例如金贤敏这样的青年学者，让他们有机会能担纲建立市级重点实验室或平台，在最困难的团队组建上给予关键支持，推动萌发出来的星星之火形成燎原之势。上海的科学家不只要成为第一个果实发现者，还要成为最后果实的摘取者！

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