6月10日～14日，包括四位诺贝尔奖得主在内的约300名物理学家齐聚北海深处的黑尔戈兰岛，参加黑尔戈兰2025（Helgoland 2025）研讨会，庆祝量子力学诞生100周年。

会议的最后一天上午，来自中国科学技术大学的潘建伟教授，作为本次研讨会唯一一位来自中国本土高校和科研机构的报告人，发表了题为《量子信息处理的梦想与现实：过去、现在以及超越》的主旨报告。

尽管未能亲临现场，潘建伟通过预录视频做了约30分钟的演讲，并通过会议连线，与包括耶鲁大学教授Jack Harris，量子信息先驱、加拿大计算机科学家Gilles Brassard在内的多位国际同行进行了交流。

“整整一百年前，量子力学在这座黑尔戈兰岛上诞生，因此，此次会议在这个革命性理论的摇篮中举行，意义非常深远。”潘建伟在报告开场时讲到。他指出，量子力学不仅彻底改变了人类对自然的理解，也孕育出量子信息科学这一正在深刻影响技术格局的新领域，包括量子通信、量子计算和量子精密测量。

美国实验物理学家、科罗拉多大学教授Cindy Regal担任潘建伟报告的主持人

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，例如在2007年从实现“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。

“随后，以‘墨子号’作为可信中继节点，我们成功实现了北京与维也纳之间、跨越7600公里的洲际量子密钥分发。此外，我们还实现了‘墨子号’与加拿大卡尔加里之间的量子密钥分发实验等。通过国际合作，我们希望共同探索全球量子通信的可行性。”潘建伟说。

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，携带光学原子钟的首颗地球同步轨道量子卫星计划于2027年前后具备发射条件，除了实现更高效、全球覆盖的量子通信网络，也将为量子计量学研究提供全新平台，包括通过全球纠缠分发显著提升原子钟的短期稳定性，并为国际单位“秒”的重新定义奠定基础。

他还谈到在基础研究方面的长远梦想，借助量子隐形传态，在地面构建千米级基线的量子增强望远镜阵列；通过在外太空超远距离的超精确时间同步，探测中低频引力波。

在量子计算方面，潘建伟引用美国物理学家John Preskill提出的“三阶段路径”概念（量子优越性、量子模拟、通用量子计算），并指出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。

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。

多位国际同行对潘建伟及其团队在量子通信与计算领域的研究表现出兴趣。

首先提问的是Helgoland 2025研讨会的发起人和共同组织者、耶鲁大学教授Jack Harris。他回忆起潘建伟在过往一次报告中提到，团队曾设想在“地球与月球之间”进行量子纠缠分发，以验证贝尔不等式，并有意引入“人类意识参与测量设定”的设想。

“你们还在推进这个方向吗？你认为，我们会从这样的实验中学到什么？”Harris问道。

美国实验物理学家、耶鲁大学物理学和应用物理学教授Jack Harris希望了解潘建伟团队的月地量子纠缠分发实验的进展。图片：陈晓雪

2018年，潘建伟团队设计了一个在地球和月球之间进行贝尔不等式测试的实验方案。他们指出，在地球和月球之间放置一个纠缠光子源（例如在某个拉格朗日点——即地月引力平衡点），向地球和月球分别发送一对量子纠缠光子，可以在人类提供随机测量设置的情况下进行贝尔测试，并记录结果。因为地月之间光速传播要1.28秒，基本可以排除经典通信作弊的漏洞。

自量子力学建立以来，被爱因斯坦称为“鬼魅般超距作用”的量子纠缠一直是人们激烈争论的主题。经典物理认为，物理系统的性质在测量前就已经存在（实在性），而且一个物体的行为不应瞬时受到遥远物体的影响（局域性），也就是不超过光速。但是，量子纠缠让两个粒子之间出现非定域关联，仿佛“遥控”一般，似乎违反了这两条经典原则。

贝尔不等式正是量化这种“经典限制”的数学工具。如果实验证明贝尔不等式被违反，那说明自然界并不满足局域实在论，这对哲学、宇宙观、因果律都是深远挑战。

在过去四十年，量子纠缠和贝尔不等式已经得到不同尺度的检验，从几十米增加到百公里光纤。2016年，“墨子号”量子卫星成功升空，首次实现基于星地纠缠分发的贝尔不等式实验，其结果在千公里尺度上清晰地违反了贝尔不等式。

2022年的诺贝尔物理学奖颁给了三位研究量子纠缠的物理学家Alain Aspect、 Anton Zeiling和John Clauser，正是因为他们在“纠缠光子实验，验证贝尔不等式不成立和开创量子信息科学”方面所作出的开创性贡献。