欧洲是量子力学的摇篮。海森堡、玻尔、薛定谔、狄拉克、泡利等名字构成了量子力学革命的主角阵容。

100年前的中国，刚刚结束帝制十三年，现代科学教育尚在萌芽之中。1928年，旅美学者王守竞在哥伦比亚大学凭借量子力学研究获得博士学位，这被视为最早的中国贡献（见文章：谁是中国研究量子力学第一人）。

100年后的6月，在量子力学诞生之地黑尔戈兰岛，包括Anton Zeilinger, Alain Aspect, Serge Haroche, David Wineland四位诺贝尔奖得主在内的约300名物理学家共同庆祝量子力学一百周年，并探讨量子力学的基础问题与其在现实世界应用之间的交叉研究。

在黑尔戈兰岛的北海报告厅，从6月10日-15日，29位量子研究领域的顶尖科学受邀做报告，其中华人学者占了三席，他们是来自中国科学技术大学的潘建伟、美国科罗拉多大学的叶军以及苏黎世联邦理工学院的储漪雯。来自芝加哥大学的华人学者蒋良受邀主持了岛上五场小组讨论中的一个。

01

潘建伟：从“墨子号”到“曙光号”，

中国量子卫星继续引领长距离

量子通信网

作为本次“黑尔戈兰2025”国际研讨会唯一一位来自中国本土高校和科研机构的报告人，中国科学技术大学教授潘建伟做了题为《量子信息处理的梦想与现实：过去、现在以及超越》的报告。（见文章：中国唯一受邀报告人潘建伟的量子梦想 |黑尔戈兰2025）

尽管未能亲临现场，潘建伟通过一段30分钟的视频报告和实时连线，与黑尔戈兰现场的科学家进行交流。

潘建伟系统回顾了全球量子通信领域在过去四十年的发展，并重点介绍了中国团队取得的突破性进展，例如从2007实现“诱骗态”协议将光纤量子密钥分发的安全距离突破百公里，到2016年“墨子号”卫星成功发射，并在星地千公里间实现量子纠缠与密钥分发。

他还表示，未来将通过构建多颗低轨卫星组成的量子星座系统，并发展中高轨道（GEO）量子卫星，以实现更高效、全球覆盖的量子通信网络。他透露，这颗卫星的名字为Dawn，意为“曙光”。这是潘建伟团队首次公布这一中高轨卫星的昵称。

潘建伟介绍，中国团队正在多个平台推进量子计算。“祖冲之”系列超导处理器已经实现了105比特的量子计算，和已知最优的经典算法相比，展示的计算优势超越经典计算机15个数量级；“九章”系列光子计算平台系列目前已发展至“九章四号”（正在进行数据测试），实现了超过3000个光子事件的探测，在高斯玻色采样问题中取得41个数量级的优势。

量子密钥分发协议BB84的发明人之一、量子密钥学奠基人Gilles Brassard在会议现场与潘建伟交流。图片：陈晓雪

潘建伟坦言，尽管量子计算优越性进展迅速，但通用容错量子计算机仍需较长时间才能实现。“我们计划在五年内实现对数百到上千量子比特的相干操控，开展量子模拟，探究高温超导、量子霍尔效应等关键问题。10到15年内，希望将量子比特数扩展至百万级，为通用量子计算奠基。”潘建伟说。

02

叶军：推动时间测量极限，

拓展量子物理基础研究的边界

美国科罗拉多大学教授叶军做了题为“Scaling clock performance for fundamental physics”的报告，介绍量子精密测量的进展、增加原子数量所面临的挑战，利用钍-229开发核钟的情况，以及这些技术在基础物理领域的未来应用。

叶军出生于上海，本科毕业于上海交通大学，随后在美国求学、工作。他曾跟随2005年诺贝尔物理学奖得主Jan Hall攻读博士学位，并在加州理工学院完成博士后研究。之后，回到科罗拉多大学全职工作，并在科罗拉多大学和美国国家标准与技术研究所共同运营的实验天体物理联合研究所（JILA）任职。

这位2005年诺奖成果“光学频率梳”背后的核心人物之一，现已将研究聚焦在如何借助超精密原子钟测试量子引力等前沿问题，是将技术与基础物理结合的代表人物，也是2021年墨子量子科技奖和2022年科学突破奖基础物理学奖的获得人。

去年9月，叶军团队做出了一项非常重要的工作，他们成功激发钍-229的核跃迁，实现与光钟的频率比对。

在报告中，叶军首先回顾了原子钟技术从单个离子囚禁到玻色-爱因斯坦凝聚体和简并费米气体的发展历程。他指出，通过将原子置于光学晶格中，可以实现数千甚至数百万个粒子同时工作，从而大幅提升时钟的测量精度。

叶军在黑尔戈兰2025会议现场。图源：陈晓雪

他特别介绍了团队在锶-87（Sr-87）费米子原子钟方面的进展。起初，人们认为费米子原子之间不会相互作用，但随着时钟精度的提升，研究人员发现原子波函数的反对称性以及由此产生的多体量子物理效应变得显而易见，这使得原子钟成为探测多体量子物理的强大工具，能够揭示自旋网络和相互作用自旋的复杂行为。

他还详细介绍了利用原子钟来探测引力红移效应的工作。他展示了一个实验方案，通过精确控制原子在不同高度的量子叠加态，可以在同一实验中同时测量原子内部的自旋自由度和外部的引力场。

他进一步提出，如果时钟精度能再提高两到三个数量级，我们将能观察到引力如何修正多体量子物理，从而在可测量的层面上探测量子引力效应。此外，通过构建量子网络，将不同地点的原子钟连接起来，有望实现非局域的质量叠加态，从而在更大的尺度上探测量子引力效应，即使是地球引力对量子系统的影响也将变得可观测。

为进一步提高精度，叶军团队正努力增加原子数量至百万级并引入量子纠缠技术。同时，他们积极研发基于钍-229核跃迁的新型光钟（核钟）。这种核钟对基本常数变化极其敏感，敏感度比原子钟高出6000倍，使其成为搜寻暗物质的有力工具。

叶军还表示，如果按照微波原子钟的发展轨迹，我们可能要到1000年以后才能观察到量子引力效应。但是如果遵循光频原子钟的发展轨迹，我们可能在一百年后就能观察到，但即使如此也是过于乐观的一个预测。

“也许，这项技术需要另一次革命。也许我们应该转一个弯，就像从微波原子钟到光频原子钟一样，在这里稍微转个弯，可能在很多年后产生重大影响。”叶军说。

他描绘了一个“异想天开”的场景：如果能够制造出在不同量子叠加态中质量不同的原子，并让它们相互吸引，那么在极端条件下，甚至可以观察到量子引力引起的时钟速率差异。“这些都是白日梦，完完全全的白日梦，但它或许能激励你去思考新技术。”叶军说。

03

储漪雯：

探寻量子现象“消失”的边界

童年成长于北京，8岁时随父母移居美国的储漪雯，本科毕业于麻省理工学院，跟随中性原子量子处理平台的奠基者之一Mikhail Lukin攻读博士学位，后在耶鲁大学Rob Schoelkopf 小组从事电路 QED 的博士后研究，目前任职于苏黎世联邦理工学院。

苏黎世联邦理工学院助理教授储漪雯，图源：ETH Zurich

这位量子信息领域的学术新星，首先介绍了其团队在宏观机械系统中实现了类似薛定谔猫的量子叠加态。她指出，他们制备的这种状态涉及“约10^17 个原子在晶体内部的集体运动”，将其置于量子叠加态中。尽管原子在空间上的物理离域程度非常小，甚至小于原子核的尺寸（约 10^-18 米），但通过精密的量子控制和测量工具，研究人员成功在相空间中观察到了这种宏观量子叠加。这标志着在探索量子叠加态的质量尺度方面迈出了重要一步。

储漪雯在黑尔戈兰2025会议现场。图片：陈晓雪

另外，储漪雯还介绍了团队的另外一项研究机械量子比特，解释了如何利用机械谐振器作为极其灵敏的传感器，来探测外部微弱信号，包括高频引力波和暗物质。

报告最后，储漪雯还探讨了利用宏观机械系统探测量子引力问题的可能性。她指出，尽管引力相互作用的耦合强度极小，但量子信息科学的工具，如量子纠错和量子传感，有望帮助克服这些挑战。

04

蒋良：主持小组讨论的

那位华人科学家

芝加哥大学普利兹克分子工程学院教授蒋良主持了一场关于量子信息学的小组讨论。 

蒋良主持了Helgoland2025学术讨论会中的一场小组讨论。从左至右为：蒋良，新南威尔士大学教授、量子计算与通信技术卓越中心主任Michelle Simmons，耶鲁大学教授Robert Schoelkopf， 加州大学伯克利分校量子信息与计算中心主任Birgitta Whaley，来自IBM的Charles Bennett。

蒋良是一位在量子信息领域备受瞩目的青年学者，研究重点是利用量子控制和纠错技术保护量子信息免于退相干，从而实现鲁棒的量子信息处理。他是2022 年美国物理学会兰道尔-贝内特量子计算奖、2022年布拉瓦特尼克国家青年科学家奖的获奖人。

蒋良高中毕业于江苏苏州中学，曾获1999年国际物理奥赛金牌，本科在北京大学学习了一年，后转学到加州理工学院。2009年，他在哈佛大学获得博士学位，导师为Mikhail Lukin。之后他又回到加州理工学院从事博士后研究，2012年加入耶鲁大学应用物理系，先后担任助理教授和副教授，2019年加入芝加哥大学至今。

蒋良在十多年前和中国科学技术大学教授潘建伟有过交集。据他在2022年的一个采访中回忆，他在读博期间和Lukin提出了开发一种用于长距离通信的量子中继器的方案。后来，他在一次会议上遇到了潘建伟，并和他分享了这一想法。而当时，潘建伟的团队也提出了一个非常相似的想法。最后，他们都提交了论文，结果证明整个社区都很认可和喜欢这个主意。

蒋良在那次采访中还表示：“量子技术的竞赛其实是全球性的，不仅仅是美国和中国之间。还有很多其他参与者，比如欧洲、日本、加拿大、澳大利亚等等。我认为，量子技术不属于某一个国家，它属于整个人类。这项技术将惠及所有人。它不同于军备竞赛，它不是那种‘谁拥有就能攻击别人’的武器。它更像是某种可以被利用、用来改进其他事物的技术。当然，我认为有一些健康的竞争是好事，它能促使大家更加努力，推动整个领域的进步。但目前来看，我觉得不同地区之间的竞争仍是健康的。未来随着工业界的加入，当进入到产品交付阶段时，竞争可能会加剧。”

据《赛先生》不完全统计，除了以上四位学者，来自中国和欧洲的近十位中国科学家也以海报形式在黑尔戈兰2025国际研讨会上展示了各自的研究成果。他们是：澳大利亚国立大学教授董道毅、中国科学技术大学教授施郁、北京量子信息科学研究院的两位青年科学家张文纲和王睿侠，维也纳量子光学与量子信息研究所资深博士后陈琳青，维也纳大学博士后研究员蒋新贺，哥本哈根玻尔研究所助理教授习翔，马普学会光学研究所博士后研究员朱昌龙、马普学会量子光学研究所博士后研究员孙孝奇等。

一百年过去了，黑尔戈兰岛上的风依旧呼呼地吹，青草贴着地面生长，站在山顶头发难免缠作一团。但华人科学家与中国科学，已成为世界科学版图的重要组成。