潘建伟带领研究团队取得了多个令人惊羡的“第一”：实验实现了16公里自由空间量子态隐形传输，创造了当时量子态隐形传输距离的世界纪录，证明了基于自由空间进行远距离量子通信的可行性；在国际上首次实验实现了八光子薛定谔猫态，刷新了由潘建伟团队保持的多光子纠缠态制备的世界纪录；利用八光子纠缠态，在国际上首次实验实现了拓扑量子纠错，是量子信息领域以中国为第一单位发表在《自然》杂志上的首篇长文，被审稿人称为“一个艰苦卓绝的英雄主义的量子光学实验”；在国际上首次实验实现了百公里量级的自由空间量子隐形传态和纠缠分发，通过地基实验证明了实现基于量子卫星的全球量子通信网络和开展大尺度基本物理问题实验检验的可行性，《自然》审稿人称为“另一个英雄的实验工作”…… “在光量子纠缠操纵和量子通信方面，我们走到了领跑的位置。”潘建伟说。 
        2012年8月，潘建伟被国际量子通信、测量与计算学会授予2012年度国际量子通信奖，表彰其“在量子通信和多光子纠缠操纵方面的先驱性贡献”。他是获得这一荣誉的首位华人物理学家。 
        让量子世界造福人间 
        量子通信技术应用基础研究和应用研究关乎国家信息安全战略。2009年4月，潘建伟团队在合肥市建立了世界上首个多节点的全通型光量子电话网，并在60周年国庆阅兵期间为天安门城楼、中南海等关键地点之间构建了“量子通信热线”，用于重要信息传送保障。 
        2012年，潘建伟团队完成了包括几十个节点的合肥城区量子通信网络示范工程，规模远远超过国际上已有的量子通信网络，并在合肥市得以应用，标志着大容量的量子通信网络技术已经取得了关键性突破。同年，该团队与新华社合作建设的“金融信息量子通信验证网”开通，在世界上首次实现了利用量子通信网络对金融信息的安全传输。同年11月，该团队研制的“基于量子通信的高安全通信保障系统”投入运行，为“十八大”等国家重要政治活动提供信息安全保障。 
        2013年，潘建伟团队实现了“测量器件无关的”量子通信，从而解决了单光子探测系统易被黑客攻击的安全隐患，大大提高了现实量子密钥分发系统的安全性。该成果被美国物理学会《物理》杂志评选为年度国际物理学重大进展。 
        在国家发改委的支持下，中科院联合相关部门启动了千公里光纤量子通信骨干网工程“京沪干线”项目，潘建伟出任该项目首席科学家。2016年前后，将建成连接北京、上海的高可信、可扩展、军民融合的广域光纤量子通信网络。 
        “量子保密通信在城域网上的使用已经基本成熟，快则两三年，慢则三五年，就可以推广。”潘建伟团队牵头组织了“量子科学实验卫星”中科院战略性先导科技专项，预计在2015年到2016年间发射卫星。《自然》杂志新闻特稿中这样写道，中国将领先欧洲和北美，发射一颗量子科学实验卫星。这将为物理学家提供一个测试量子理论基础以及探索如何融合量子理论与爱因斯坦广义相对论的全新平台。