“糾纏”量子20年，只為大國算力

  ICC訊 2023年春節期間，在熱映電影《流浪地球2》里，中國量子計算機MOSS用強大算力，協(xié)同全球萬(wàn)座“行星發(fā)動(dòng)機”工作的場(chǎng)景震撼人心。

  其實(shí)，量子計算機并非科幻之物，而在現實(shí)生活中真實(shí)存在。我國第一臺量子計算機，已于2021年整機交付。

  一切，要從6個(gè)志存高遠的年輕人說(shuō)起。

  一間教室 一把椅子

  20年前，在中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)一間編號為“8013”的閑置教室里，6個(gè)愛(ài)好量子計算的青年，開(kāi)始探索如何在現實(shí)中造出中國的量子計算機。擁有可實(shí)際使用的量子計算機，意味著(zhù)擁有指數級增長(cháng)的更快產(chǎn)品研發(fā)速度、更大協(xié)同能力……

  當時(shí)，教室簡(jiǎn)陋到只有一把椅子。

  中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)教授、中國計算機學(xué)會(huì )量子計算專(zhuān)業(yè)組秘書(shū)長(cháng)郭國平，就是當年的6人小組成員。他與量子“糾纏”多年，見(jiàn)證了我國量子技術(shù)的起步與發(fā)展。

  早在2009年，郭國平團隊就在國內實(shí)驗復現了經(jīng)典的量子霍爾效應，從而掌握了半導體納米器件極低溫、極弱信號測量技術(shù)，為量子芯片和量子計算的后續研制，打下了重要的技術(shù)基礎。此后一步一個(gè)腳印，逐步奠定了中國量子計算機的基石。

  在郭國平看來(lái)，量子計算已從純粹的科學(xué)研究，發(fā)展到科學(xué)研究與工程技術(shù)并重的階段，但如果只依賴(lài)高校研究團隊，工程技術(shù)發(fā)育不足，則無(wú)法適應量子計算技術(shù)的前沿發(fā)展趨勢。

  郭國平形容創(chuàng )業(yè)是“逼上梁山”。2015年，郭國平找到國內某知名芯片企業(yè)，商討合作開(kāi)發(fā)量子計算機。但量子計算是一個(gè)前沿研究，前景莫測，企業(yè)不愿意投入。要搞量子計算工程技術(shù)研究，只剩下“自己干”一條路。

  2017年，郭國平與自己的老師——中科院院士、中科院量子信息重點(diǎn)實(shí)驗室主任郭光燦帶領(lǐng)中科院量子信息重點(diǎn)實(shí)驗室博士團隊，聯(lián)合創(chuàng )立了中國第一家量子計算公司——本源量子，目標是研發(fā)出可供用戶(hù)交互使用的工程化量子計算機，進(jìn)而使得中國擁有自主可控的量子計算能力。

  研制量子計算機是一個(gè)系統工程，涉及物理、微電子、機械、軟件等多個(gè)學(xué)科，一切都得從頭干起。

  “在量子芯片新賽道上，我們絕不能落后于人?！眻F隊成員賈志龍博士說(shuō)，為了提高量子芯片的良品率，需要手術(shù)刀一樣的機器精準剔除芯片中的微小瑕疵，“這種儀器國內外都買(mǎi)不到，只能自己研制?！?

  要找到極其微小的瑕疵，如同在摩天大樓里找一塊特定的墻磚做修補，他們只能一次一次測試、一點(diǎn)一點(diǎn)改進(jìn)。一個(gè)實(shí)驗環(huán)節得花費2到3個(gè)小時(shí)，一天得有6到8輪。歷經(jīng)上千次測試改進(jìn)，團隊最終成功研制出國內首臺量子芯片工業(yè)生產(chǎn)母機——激光退火儀。

  2021年，本源量子交付了第一臺量子計算機，使我國成為世界上第三個(gè)具備量子計算機整機交付能力的國家。

  “英雄走窄門(mén)”

  “椅子只有一把，就輪流坐；電腦只有一臺，就輪流用?！惫鶉交貞浧甬斈耆赃駠u不已。

  “椅子很快坐塌了，我們就‘站’著(zhù)研究。當時(shí)沒(méi)錢(qián)買(mǎi)新椅子，是因為每天要花幾千元買(mǎi)科研用的液氦?！惫鶉秸f(shuō)，那時(shí)大家是用個(gè)人工資作擔?！敖琛背龅难芯拷?jīng)費。

  郭國平起初根本沒(méi)考慮過(guò)賺錢(qián)的事，資金極度匱乏時(shí)，他賣(mài)掉了自己的一套房子。

  本源量子的實(shí)驗室有一疊“共享白大褂”，沒(méi)有姓名、編號。

  團隊成員孔偉成博士說(shuō)，為研發(fā)我國第一套量子計算機測控系統，不知道熬了多少個(gè)通宵?！耙估飦?lái)靈感沖去實(shí)驗室驗證，經(jīng)常會(huì )忘穿白大褂，后來(lái)就干脆在實(shí)驗室常備?！?

  “連續14年的‘五一’假期，我都是在實(shí)驗室里過(guò)?！惫鶉浇榻B，當年的6人小組，如今已發(fā)展成200多人的科研團隊，且平均年齡不到27歲。

  作為我國第一代半導體量子計算的博士，張輝畢業(yè)時(shí)找不到專(zhuān)業(yè)對口的工作，只好去了上海從事金融業(yè)。本源量子成立后，他放棄高薪，回到合肥和導師共同創(chuàng )業(yè)?！啊熘袊约旱?A href="http://joq5k4q.cn/site/CN/Search.aspx?page=1&keywords=%e9%87%8f%e5%ad%90&column_id=ALL&station=%E5%85%A8%E9%83%A8" target="_blank">量子計算機’是我的夢(mèng)想，比做任何一份事業(yè)都有意義！”

  郭國平常對學(xué)生講，“英雄走窄門(mén)”，就是要做10年甚至50年以后重要的事。

  希望有更多人參與進(jìn)來(lái)

  創(chuàng )業(yè)后的郭國平發(fā)現，科學(xué)研究和工程技術(shù)是量子計算木桶上兩塊重要的木板，但并非全部。

  “就像我們習慣了使用Windows系統，再換國產(chǎn)操作系統將非常艱難?，F在也有用戶(hù)習慣了使用幾大國際巨頭的量子計算語(yǔ)言和操作系統?！惫鶉秸f(shuō)，“留給我們追趕的時(shí)間，大概只有三到五年?！?

  量子計算機的性能提升需多個(gè)領(lǐng)域協(xié)同，涉及量子芯片、測控、軟件、算法和云平臺等。

  成立之初，本源量子就定位于全棧研制開(kāi)發(fā)量子計算，系統布局量子計算生產(chǎn)制造鏈、應用生態(tài)鏈和教育培訓科普鏈。從本源量子推出第一代6比特超導量子芯片夸父KF-C6-130，到即將面世的“悟空”量子計算機，我國量子計算機已經(jīng)歷數次迭代。

  當下，量子計算已經(jīng)發(fā)展到了性能提升、生態(tài)建設、習慣培養、應用拓展并重的階段。郭國平特別希望有更多人參與進(jìn)來(lái)，幫助量子計算機迭代。2018年，本源量子牽頭成立國內首個(gè)量子計算產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟，與上下游行業(yè)伙伴構建量子計算產(chǎn)業(yè)生態(tài)鏈。

  黨的二十大報告提出，以國家戰略需求為導向，集聚力量進(jìn)行原創(chuàng )性引領(lǐng)性科技攻關(guān)，堅決打贏(yíng)關(guān)鍵核心技術(shù)攻堅戰。

  郭國平向科技日報記者表示：“中國量子計算不是一家企業(yè)、一個(gè)團隊、一代人能夠完成的。期待全國更多量子計算科研工作者緊密合作，通過(guò)一代又一代人的艱苦奮斗，一起攀登量子計算科學(xué)高峰，一起造出更強中國量子計算機！”