20世紀(jì)60年代，郭光燦在中科大修讀無線電專業(yè)的時(shí)候，量子力學(xué)是基礎(chǔ)課。當(dāng)時(shí)全系參加量子力學(xué)這門課考試的有200多人，許多人考不及格。
郭光燦考了5分（滿分）。
但是他還是不懂。“那個(gè)量子世界太神秘了，很陌生，但又很誘惑我。”從那時(shí)起，郭光燦就盤算著要研究量子科學(xué)。
“我這個(gè)人就是有這樣的興趣：我不了解的，就想弄明白。”
書生意氣，揮斥方遒。
“沒人懂量子光學(xué)”
22歲那年，郭光燦趕上了“文－革”。那是他剛畢業(yè)后留校任教的第二個(gè)年頭，一晃就是整整8年的青春。
30歲的他強(qiáng)烈地感受到：我們?cè)诳蒲猩媳緛砭吐浜螅荒茉俑谌思移ü珊竺孀鲅芯俊?/p>
當(dāng)時(shí)國內(nèi)對(duì)激光的理論研究，大概分為全經(jīng)典、半經(jīng)典和全量子理論三種。當(dāng)時(shí)看來，經(jīng)典理論已經(jīng)成熟，半經(jīng)典也趨于完善，足以解釋幾乎所有的激光現(xiàn)象，都認(rèn)為沒必要再去搞量子。
所以當(dāng)郭光燦決定要去研究“量子光學(xué)”的時(shí)候，聽到的幾乎都是反對(duì)和質(zhì)疑聲。
他也不知道，接下來的研究會(huì)是怎樣的結(jié)果，前途如何，會(huì)給他帶來什么。
也沒想太多。“完全是一種好奇，我大概是國內(nèi)第一個(gè)認(rèn)為，這可能很有趣——我有對(duì)奧妙的追求。”
從頭學(xué)起。他去旁聽理論專業(yè)研究生的課程，聽來聽去，發(fā)現(xiàn)還是弄不清楚玄妙的“量子”。
1981年，通過公開考試選拔，郭光燦被公派到加拿大訪問學(xué)習(xí)。到了多倫多大學(xué)他才發(fā)現(xiàn)，原來國際學(xué)術(shù)界開展量子光學(xué)研究已有20多年。
“應(yīng)該讓更多國人了解這個(gè)領(lǐng)域在國際上的情況。”郭光燦想。
1983年，第五屆國際量子光學(xué)會(huì)議在美國羅徹斯特大學(xué)召開。參加那次會(huì)議的中國人只有8名。七八個(gè)中國年輕人，血?dú)夥絼偂．?dāng)晚他們暢談直至凌晨兩點(diǎn)多。
聊什么呢？聊中國科研落后，甚至沒人懂量子光學(xué)！他們覺得應(yīng)該把祖國在量子光學(xué)領(lǐng)域的科研搞起來。
他們相約：誰先回國，誰就來組織國內(nèi)的隊(duì)伍。
1983年6月，在羅徹斯特大學(xué)參加國際量子光學(xué)會(huì)議的中國人合影（前排左一為郭光燦、左三為吳令安、后排左三為彭堃墀，照片由吳令安提供）
郭光燦先回國。第二年，郭光燦在安徽瑯琊山醉翁亭，召集了全國量子光學(xué)會(huì)議，當(dāng)時(shí)僅有50多人參加——大家是來瞧新鮮的。
郭光燦不餒：總算有人知道量子光學(xué)了。
“羅徹斯特聚會(huì)”的其他人也陸續(xù)回國。彭堃墀夫婦回國后在山西大學(xué)建立了國內(nèi)第一個(gè)量子光學(xué)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，從事光場壓縮態(tài)研究，后來建立了國內(nèi)第一個(gè)量子光學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室。
值得一提的是，彭堃墀同郭光燦在科研上緊密合作，一個(gè)從事實(shí)驗(yàn)，一個(gè)從事理論，他們兩人共同推動(dòng)國內(nèi)量子光學(xué)事業(yè)的發(fā)展，行內(nèi)人戲稱，“彭老師出錢，郭老師出力”。
另一位回國學(xué)者是中科院物理所研究員吳令安——她是第一個(gè)在實(shí)驗(yàn)上研制成功光場壓縮態(tài)的學(xué)者。獲博士學(xué)位后回國后，吳令安繼續(xù)從事壓縮態(tài)和量子密碼的實(shí)驗(yàn)研究。
這都是后話。
震驚國際量子光學(xué)界
畢竟國外20年前就開始做了。跟著做想趕超？太難。
90年代初，郭光燦接觸到一個(gè)新詞：量子信息。他想，這可能是個(gè)突破口。
可他連“經(jīng)典信息”都不清楚。怎么辦？啃！
他請(qǐng)來中科大信息學(xué)院的教授，從“0101”開始跟學(xué)生們一起學(xué)起了編碼。“啃”完整本書，他們找到一個(gè)題目：量子編碼。
“量子性很容易受干擾而被破壞，叫做消相干；后來有人提出用編碼的辦法，保護(hù)信息不受干擾。但是量子的編碼，很難：開始是11個(gè)編1個(gè)，后來9個(gè)，7個(gè)。有人證明至少5個(gè)編1個(gè)。”
編碼好像已經(jīng)被前人做“到頭”了，學(xué)生們有點(diǎn)士氣不振。
“不會(huì)，這個(gè)領(lǐng)域剛剛開始，現(xiàn)在遍地是黃金，好好找，肯定能找到。”郭光燦堅(jiān)信。
后來證明他是對(duì)的。當(dāng)時(shí)所做的編碼，其量子比特是獨(dú)立的消相干，“我們來一個(gè)集體消相干會(huì)怎樣？”
還真算出了名堂。“集體消相干”更省事：他們把不會(huì)消相干的特殊量子態(tài)稱為“無消相干子空間”，只在需要的時(shí)候再把會(huì)消相干的量子編碼到這個(gè)態(tài)上，來避免出錯(cuò)。在國際上，人們稱之為“量子避錯(cuò)編碼”。
“量子避錯(cuò)編碼”成為三種不同編碼原理之一。
1997年，郭光燦把這一成果發(fā)表在《物理評(píng)論快報(bào)》（PRL），震驚了國際量子光學(xué)界：中國居然在量子光學(xué)上有這樣的成果。
當(dāng)時(shí)，馬里蘭大學(xué)一位中國學(xué)者在開會(huì)時(shí)遇到國際同行，總會(huì)被問：你認(rèn)不認(rèn)得GC Guo？
這位學(xué)者說：“這真讓人驕傲。”
“中國人是能夠超過他們的”
郭光燦的研究組，他或他的學(xué)生每周都要做報(bào)告，介紹最近關(guān)注的動(dòng)態(tài)，豐富大家的思路。一次，郭光燦介紹了量子克隆。
一個(gè)量子信息不能克隆成兩個(gè)一模一樣的量子信息，叫做量子不可克隆。
有人就說，克隆不成功也可以，一個(gè)克隆成兩個(gè)，跟原來的相似程度，叫保真。保真度小于1，就不一樣；保真度等于1，就完全一樣。
“我們就提出一個(gè)新的克隆原理。克隆機(jī)成功克隆一個(gè)信息，留下來；不成功的丟掉，成功的最大的效率是多少？”
他們算出來這個(gè)極限，并命名為“段－郭界限”。這個(gè)界限不可逾越，否則違背量子力學(xué)，也稱為“段－郭界限不可逾越”。
這是他們發(fā)表在PRL的第二篇高水平文章。此時(shí)，郭光燦在國際上該領(lǐng)域已經(jīng)小有名氣。
“量子概率克隆”的一位審稿人驚訝于郭光燦組的成果，感慨：我們?cè)趺淳蜎]想到？
對(duì)此，郭光燦淡然：“我們中國人是能夠超過他們的。”
還有一則故事。
2000年，郭光燦研究組憑借“利用光腔制備兩原子糾纏的方案”研究再次引起世界側(cè)目。后來，法國科學(xué)家Serge Haroche用實(shí)驗(yàn)證明了這一理論。
他在實(shí)驗(yàn)成功之后給郭光燦發(fā)了一封Email：祝賀你，我們?cè)趯?shí)驗(yàn)上把你的方案做成了。
十年之后，Serge Haroche獲得了2012年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。
中國的聲音
量子信息方興未艾，對(duì)國家來說，僅靠一個(gè)研究組是不行的。
中國的量子科學(xué)落后于國際前沿20多年，如何盡快步入世界前列、實(shí)現(xiàn)趕超，一直縈繞在郭光燦腦海中。
其時(shí)（20世紀(jì)90年代）對(duì)“量子信息”爭論還很多。“包括后來在量子信息領(lǐng)域做出貢獻(xiàn)的人在當(dāng)時(shí)都不理解，覺得‘不靠譜’。那時(shí)基金委主任后來告訴我，當(dāng)時(shí)很多人認(rèn)為不行，就你一個(gè)人堅(jiān)持。”郭光燦回憶說。
“我想了各種辦法，去吸引國內(nèi)更多年輕人從事這個(gè)領(lǐng)域，讓領(lǐng)導(dǎo)和學(xué)術(shù)界能夠更了解這個(gè)領(lǐng)域。”著述《量子光學(xué)》教程，在《物理》雜志寫科普論文，參加會(huì)議……郭光燦奔走呼告。
郭光燦著述的《量子光學(xué)》教材
1998年，郭光燦組織量子信息香山科學(xué)會(huì)議。他致信錢學(xué)森，提出我國應(yīng)該以“兩彈一星”精神推動(dòng)量子信息的發(fā)展，搶占先機(jī)。
“這個(gè)領(lǐng)域太新太小，當(dāng)時(shí)我還挺天真，就想找全國最牛的，邀請(qǐng)錢老做香山會(huì)議的主席。”郭光燦回憶說。
是年，錢老已離不開輪椅。但他很快回了信，“你說的都很重要，我很支持你。”事后，郭光燦聽說錢老動(dòng)員國防科技大學(xué)去調(diào)研量子計(jì)算機(jī)。
郭光燦后來找到王大珩（后者在香山科學(xué)會(huì)議第98次學(xué)術(shù)討論中擔(dān)任執(zhí)行主席）。王大珩專于經(jīng)典光學(xué)，但他觸類旁通，馬上意識(shí)到了量子信息研究的意義，欣然同意。
他說：中國人必須在這個(gè)領(lǐng)域要有自己的聲音。
這話落在郭光燦心窩里，眼眶一熱。
彼時(shí)，恰逢香山會(huì)議五周年。在五周年大會(huì)上，會(huì)議主持人張燾邀請(qǐng)了18人做報(bào)告，前17人是教育部副部長、科學(xué)院副院長，是科技部官員、是院士，第18個(gè)是當(dāng)時(shí)名不見經(jīng)傳的郭光燦。
他局促。張燾說，沒關(guān)系，你這個(gè)領(lǐng)域有意思。
報(bào)告效果非常好——與會(huì)的大家從沒有聽過量子信息，聽完郭光燦報(bào)告，大家很吃驚：還有這么個(gè)領(lǐng)域？
時(shí)任中國科學(xué)院副院長的白春禮問旁邊的人：這人是誰？
截圖自：香山科學(xué)會(huì)議年報(bào)（1998）當(dāng)時(shí)白春禮主管中國科學(xué)院“知識(shí)創(chuàng)新工程”，他找到郭光燦和他坐一起吃飯，邊聊：你這個(gè)就是科學(xué)院搞“創(chuàng)新工程”要支持的內(nèi)容。
量子信息實(shí)驗(yàn)室
關(guān)于支持，還有一個(gè)郭光燦津津樂道故事。
正當(dāng)郭光燦為籌措經(jīng)費(fèi)一籌莫展的時(shí)候，他的好朋友、中國科學(xué)院院士葉朝輝在一次聊天中無意中透露他一條“小道消息”——
1997年，美國華裔物理學(xué)家朱棣文（Steven Chu）獲得諾貝爾獎(jiǎng)，時(shí)任中科院院長路甬祥作為嘉賓參加頒獎(jiǎng)典禮。朱棣文在發(fā)言中講“冷原子”時(shí)提到量子計(jì)算機(jī)。路甬祥聽后記在了心里。
路甬祥回國以后就問，國內(nèi)有誰在搞量子計(jì)算機(jī)？
有人告訴了他“郭光燦”的名字。
知曉此事后，郭光燦立即意識(shí)到這是一個(gè)好機(jī)會(huì)。他立即寫信給路甬祥，說明研究量子計(jì)算機(jī)的重要性，提到了他在國際上的兩個(gè)有一定影響工作，最后“希望科學(xué)院給我一些支持”。
那是1998年，他的兩個(gè)基金都到期結(jié)題，按照當(dāng)時(shí)的規(guī)則，要停一年才能申請(qǐng)新的基金。“巧婦難為無米之炊”，郭光燦那一年“斷了炊”，“一分錢都沒了”。
路甬祥把這封信轉(zhuǎn)到時(shí)任中科院高技術(shù)發(fā)展局局長桂文莊手里，批示桂“了解和處理”。
桂文莊當(dāng)晚就到了中科大，住在中科大的專家樓給郭光燦打電話：“我是桂文莊，科學(xué)院過來的。你能不能來一下？”
聽了郭光燦的介紹，有著馬里蘭大學(xué)理學(xué)博士學(xué)位的桂文莊馬上意識(shí)到這是一個(gè)極具生命力的新興領(lǐng)域。事后他跟郭光燦推心置腹：我現(xiàn)在最大的權(quán)力，只能給你5萬元的資助。
郭光燦興高采烈：5萬也好啊，這可是雪中送炭，起碼能解燃眉之急。
但他得寸進(jìn)尺：“可不可以給我們立個(gè)項(xiàng)目？”
沒想到桂文莊考慮得更周全：“弄個(gè)項(xiàng)目做完就完了”，他建議郭光燦建一個(gè)實(shí)驗(yàn)室，“能夠得到長期的支持”。
在桂文莊的支持下，郭光燦在中科大籌建了量子信息實(shí)驗(yàn)室。
1999年，桂文莊向路甬祥舉薦，破格讓郭光燦的校級(jí)實(shí)驗(yàn)室參加中科院信息領(lǐng)域的院重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的評(píng)估考核——好的評(píng)估結(jié)果意味著更多的支持。
結(jié)果，量子信息實(shí)驗(yàn)室評(píng)得了第一名。
自此之后，這個(gè)實(shí)驗(yàn)室成了中科院的重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，每年可以獲得350萬元的科研經(jīng)費(fèi)。
“以前都搞理論，從那以后，我開始‘做實(shí)驗(yàn)’。”2002年，郭光燦課題組在中科大東西校區(qū)之間往返6．4公里光纖上，實(shí)現(xiàn)國內(nèi)首次光纖量子密鑰分配。
2003年，郭光燦課題組憑借在量子信息研究領(lǐng)域扎實(shí)的積累和豐碩的成果，獲得國家自然科學(xué)二等獎(jiǎng)，這是量子信息領(lǐng)域第一個(gè)國家獎(jiǎng)。
“從此我們走上正軌了。”他說。
燃星星之火，成燎原之勢
其實(shí)自1998年開始，郭光燦就一直在申請(qǐng)973項(xiàng)目。他想：973項(xiàng)目瞄準(zhǔn)的是“國家重大需求的基礎(chǔ)研究”，而將來量子信息、量子密碼都是國家需要的，應(yīng)該得到資助。
然而第一年、第二年把材料送上去，杳無音訊。
后來才知道，他的申請(qǐng)根本就沒有被討論，因?yàn)楫?dāng)時(shí)專家組的部分專家認(rèn)為，經(jīng)典信息尚未研究清楚，搞什么量子信息？
直到2001年，當(dāng)時(shí)國際上量子信息已經(jīng)比較火了，國內(nèi)也逐漸意識(shí)到其重要地位。郭光燦在第四次申請(qǐng)之后終于拿到了中國量子信息領(lǐng)域的第一個(gè)973項(xiàng)目。
在歷年申請(qǐng)973項(xiàng)目中，郭光燦都是“一個(gè)人在戰(zhàn)斗”，找個(gè)討論的人都沒有。他深知，這個(gè)領(lǐng)域太需要開拓。
拿下項(xiàng)目之后的郭光燦開始琢磨，該資助誰？
“其實(shí)一個(gè)國家在這個(gè)領(lǐng)域整體水平提高了，個(gè)人才能更高，沒有這個(gè)背景，孤軍奮戰(zhàn)不會(huì)有大發(fā)展，這是相輔相成的。”
郭光燦說，“我就是要把國內(nèi)整個(gè)領(lǐng)域帶起來。”
他把國內(nèi)“想要做的、有可能做的”主要隊(duì)伍都攏了起來。1個(gè)973項(xiàng)目，8個(gè)課題，十幾個(gè)單位，50多位研究人員，包含中科大、清華、北大、中科院物理所，正籌建的、原沒有的，他全都拉進(jìn)隊(duì)伍。
5年后項(xiàng)目結(jié)題時(shí)，成績斐然。
這成績，不僅是取得一批研究成果，更在國內(nèi)建立了若干科研陣地，尤其是培養(yǎng)了一支具有開拓創(chuàng)新能力的科研隊(duì)伍。
郭光燦在實(shí)驗(yàn)室后來，該973項(xiàng)目中的4名課題組長成為院士：郭光燦、彭堃墀、孫昌璞、潘建偉；項(xiàng)目骨干杜江峰后來也評(píng)上了院士；其后被評(píng)為“杰青”的、成為973項(xiàng)目首席的也有十幾個(gè)。
“這支隊(duì)伍將在以后發(fā)揮非常重要的作用。”郭光燦很滿足：“如果當(dāng)時(shí)就我一個(gè)隊(duì)伍，別人都不發(fā)展，那也不會(huì)是現(xiàn)在這種局面。我現(xiàn)在很高興看到我國在這個(gè)領(lǐng)域的蓬勃發(fā)展。”