不久前，在中国科学技术大学实验室，我国最新一代光量子计算机“九丈四号”诞生。在这样的光量子计算机面前，传统计算机对特定问题的计算速度远远落后。中国科学技术大学教授、著名量子计算专家陆朝阳是该项目的主要研究团队负责人之一。 定量计算具有巨大的潜在力量。很多年前，量化技术的发展成为国家之间的战略博弈。谁在量子计算领域占据领先地位，谁就可能在未来几十年的全球竞争中占据主动。 陆朝阳：量子计算的第一个概念是费曼提出的。他在1981年提出了这个概念。他说量子计算机可以比经典计算机更快，但这个概念始终是一个乌托邦。我们想要达到的目标克服的是，在他提出这个概念四十年后，我们终于可以建造一个真正的工程原型，我可以把它放在桌子上。你给它一个数学问题，它的计算速度比传统计算机更快。 2014年，美国公司投资10亿美元，聚集数百名科学家，宣布用五年时间打造出世界上第一台计算机。当时，31岁的陆朝阳正带领着十几人的团队，也在朝着同一个目标前进。 陆朝阳：我们的基金大概有几千万人民币，我们的团队大概有十个人。我们的研究生大部分出生于1995年。 记者：人这么少，钱又这么少，能做什么？ 陆朝阳：我们的路线和他们选择的不一样。我们当时的第一条路线没有使用超导量子位。我们使用光子。我们在中国这个领域有很强的积累。 选择光子技术之路，从潘开始建伟，中国科学院院士。 2000年代初期，他从欧洲归来，带领团队开始深入研究光子纠缠技术。 2000年毕业于中国科学技术大学物理系的陆朝阳，在大三的时候就决定了自己未来的专业方向。 记者：当时为什么选择量子物理？ 陆朝阳：因为量子满足了我对科学研究的所有幻想。一方面，近百年来，量子力学催生了包括半导体、晶体管、激光器在内的多项发明。产值至少占全球GDP的三分之一；另一方面，它非常前沿，有很多悬而未决的问题。我觉得量子是登天和立地两个梦想的伟大融合，特别适合当时的我。 推荐研究生后，导师潘建伟指派了陆超杨的一项艰巨任务——将实验平台升级到能够操纵六光子纠缠。在此之前，五光子纠缠由中国科学技术大学潘建伟团队于2004年首次实现。 记者：从五光子到六光子，这是一个什么样的变化？ 陆朝阳：五个光子的时候就等于二的五次方，等于三十二的空间。当它达到六个光子时，它就变成了六十四个。可以直接翻译。小时。 如今，九丈四号已经实现了3050个光子的控制，但20年前，量子技术正处于从0到1的探索阶段，从五光子发展到六光子是一项艰巨的任务。 记者：看到并得到它有多难？ 陆朝阳：从零开始的过程是非常艰难的。因为首先，你不知道事情发生在哪里。我们只能通过理论粗略地确定方向等计算。这次，您需要同时看到两者，因此两个探测器都处于未知的噪声，就像在黑暗中嚎叫一样。只有找到正确的信号并给我们积极的反馈后，我们才能得到我们想要的最终结果。 经过近两年的努力，陆朝阳和他的团队成功制备了六光子扰动态，并巧妙地在同一实验装置中实现了可用于量子计算的团簇态。该工作于2007年2月发表在《自然物理学》上，并被两院院士评选为2007年度中国十大科技新闻动态之一。 2008年，陆朝阳进入剑桥大学卡文迪什实验室攻读博士学位。在此期间，他实现了世界上第一次对单个电子状态的光学测量，解决了计算总和的基本问题。研究结果发表在《自然》杂志上。在 e2011年3月，他收到英国剑桥大学丘吉尔学院青年研究员的邀请，在完成博士论文答辩一周后就回国，成为中国科学技术大学最年轻的正教授。 记者：为什么不在一个有深入研究的地方继续研究，而是回到一个白手起家、一无所有的地方？你为什么做出这样的选择？ 陆朝阳：如果我留在英国，前五到十年可能会比较顺利，也比较容易做。正如你刚才所说，他们的条件比较好，但从长远来看是有上限的。 记者：长期的上限是多少？ 陆朝阳：因为其实我们的科研，支撑我们科学家的背后是整个国家的力量。在这一领域，由于量化信息技术与国家的信息安全和信息实力密切相关，我国必须大力发展信息技术。开发这项技术。以后我们整体的发展前景、我们能做的事情就会越来越大、越来越好。我从小上中学、上大学，再到出国，看到我们整个国家的发展是非常有活力、非常积极的。这给了我很大的信心。与此同时，2008年我来到英国时，我们正在举办北京奥运会。所以作为在国外观看奥运会的留学生，我们比国内的很多同学还要兴奋。我们都为我们的国家感到自豪。回国后，陆朝阳和他的同事们建设了半导体量子光源实验室。 2012年，他们建成了最高质量的单光子源，在国际上首次求解了该领域的两个重要参数，为我国量子计算做好了最基本的准备。 2015年，陆朝阳和他的同事们又取得了一项重要突破——“多重自由量子遥感”“移植”是构建量子计算机的另一个基础。此时，谷歌的五年计划正在有条不紊地进行。 记者：您是80年代出生的，您的学生也是90年代甚至2000年代出生的。你从哪里得到这种紧迫感和动力？因为现在和老一辈长大的年龄完全不一样。 陆朝阳：我们这一代人是对国家的发展寄予厚望的，所以我们看世界的眼光更加正向。我们觉得超越欧美很多科学愿望和科学科学水平是很自然的事情。这是我们自己的使命。我们这一代人之后，必须克服它们。 2019年12月，谷歌宣布了他们在量子计算方面的成就：一个由53个量子位组成的系统可以在200秒内解决计算问题，而世界上最快的超级计算机需要10,000年才能完成。 陆朝阳：当时压力很大，很常见待到两三点。即使我们在收集数据，我们的团队也没有休息三十个小时。由于我们的初始设备需要调试，所以有很多参数和变量。那段时间我们整个团队都很紧张，其他事情都提不起我们的兴趣。 2020年12月，也就是谷歌宣布成功一年后，中国科学家团队正式推出并在《Science》杂志上发表了“九章”光学量子计算机，在计算速度、功耗、性价比等方面都超过了谷歌此前的成果。 记者：为什么我们要用霸权这个词来形容科学发现？ 陆朝阳：学术术语“量子霸权”是指量子计算机可以完成经典超级计算机数亿年无法完成的任务。他们称之为量子霸权。后来我们发表文章的时候，用了“定量计算效率”这个词。后来逐渐被采用国际社会现在这个词已经学术化了，“量子霸权”这个词已经逐渐消失了。 记者：那为什么不继续利用它的体量霸权，而使用体量计算这样一个相对中性的术语呢？ 陆朝阳：我们希望在这方面体现我们中国的文化传统。我们非常友好、爱好和平，不想炒作一些学术术语。 记者：您所做的科学研究属于基础科学还是应用科学？ 陆朝阳：这是一个很好的问题。在量子计算的早期，在我们达到十个光子之前，这是非常基础的研究。后来我们用了九章的新方法之后，你可以看到光子的发展速度越来越快，开始慢慢从基础研究走向应用研究、工程化、集成研究的阶段。 我国九丈光量子计算机出现后，迅速成为各国争相攻击的对象和对象。在世界各地的主要实验室进行研究。 陆朝阳：最大的回应来自美国国家技术与标准局和加拿大一个叫仙乐都量子计算初创公司的组织。他们联合起来并使用了我们的路线，最终他们超越了我们。后来我们九章三追上了他们。超出。因为这个目标如此重要，所以是一个非常有竞争力的互相追逐的过程。 竞争激烈，迭代升级成为必然选择。 2023年10月，九丈三号量子计算原型机诞生。它在百万分之一秒内处理的最复杂的样本将在超过 200 亿年的时间里跨越最强大的超级计算机的“边界”。如今随着九丈4号的推出，量子计算的速度再次提升到前所未有的高度。 陆朝阳：在光量子计算机领域，我国必须说是国际领先，我们已经建立了他拥有量子计算领域最严格的卓越标准。唯一的其他国家是加拿大和美国。他们的联合小组实现了相同的目标。其他国家尚未实现这样的里程碑目标。 陆朝阳因其对量子计算从基础研究到应用技术的贡献，荣获多项国内外奖项，被评选为“中国科学之星”之一，被国际同行誉为“量子天才”等。 记者：科研对您来说有何魅力？ 陆朝阳：科学研究的美妙之处就在于回到我刚才所说的直立行走。我们将有机会发现一些新奇观、新规律、新技术，这会给我们带来极大的满足感。我开发的技术有一天可能会应用于我们国家或国民经济的需要。这也是一件特别好的事情。我是一名老师，看着这些你刚来我们实验室时非常无知的ng人，后来成为独立的年轻科学家，这也给我们带来了很大的满足。 生产厂家丨刘斌 记者丨董倩 策划丨陈鹏 导演 |尹建章 总部记者丨窦芸芸 摄影丨杨帆刘洪波高忠