“糾纏”量子20年，只為大國算力

  ICC訊 2023年春節(jié)期間，在熱映電影《流浪地球2》里，中國量子計算機(jī)MOSS用強(qiáng)大算力，協(xié)同全球萬座“行星發(fā)動機(jī)”工作的場景震撼人心。

  其實，量子計算機(jī)并非科幻之物，而在現(xiàn)實生活中真實存在。我國第一臺量子計算機(jī)，已于2021年整機(jī)交付。

  一切，要從6個志存高遠(yuǎn)的年輕人說起。

  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個愛好量子計算的青年，開始探索如何在現(xiàn)實中造出中國的量子計算機(jī)。擁有可實際使用的量子計算機(jī)，意味著擁有指數(shù)級增長的更快產(chǎn)品研發(fā)速度、更大協(xié)同能力……

  當(dāng)時，教室簡陋到只有一把椅子。

  中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)教授、中國計算機(jī)學(xué)會量子計算專業(yè)組秘書長郭國平，就是當(dāng)年的6人小組成員。他與量子“糾纏”多年，見證了我國量子技術(shù)的起步與發(fā)展。

  早在2009年，郭國平團(tuán)隊就在國內(nèi)實驗復(fù)現(xiàn)了經(jīng)典的量子霍爾效應(yīng)，從而掌握了半導(dǎo)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(xù)研制，打下了重要的技術(shù)基礎(chǔ)。此后一步一個腳印，逐步奠定了中國量子計算機(jī)的基石。

  在郭國平看來，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，但如果只依賴高校研究團(tuán)隊，工程技術(shù)發(fā)育不足，則無法適應(yīng)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(nèi)某知名芯片企業(yè)，商討合作開發(fā)量子計算機(jī)。但量子計算是一個前沿研究，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)實驗室主任郭光燦帶領(lǐng)中科院量子信息重點(diǎn)實驗室博士團(tuán)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(biāo)是研發(fā)出可供用戶交互使用的工程化量子計算機(jī)，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(jī)是一個系統(tǒng)工程，涉及物理、微電子、機(jī)械、軟件等多個學(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。”團(tuán)隊成員賈志龍博士說，為了提高量子芯片的良品率，需要手術(shù)刀一樣的機(jī)器精準(zhǔn)剔除芯片中的微小瑕疵，“這種儀器國內(nèi)外都買不到，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(bǔ)，他們只能一次一次測試、一點(diǎn)一點(diǎn)改進(jìn)。一個實驗環(huán)節(jié)得花費(fèi)2到3個小時，一天得有6到8輪。歷經(jīng)上千次測試改進(jìn)，團(tuán)隊最終成功研制出國內(nèi)首臺量子芯片工業(yè)生產(chǎn)母機(jī)——激光退火儀。

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

  “英雄走窄門”

  “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?dāng)年仍唏噓不已。

  “椅子很快坐塌了，我們就‘站’著研究。當(dāng)時沒錢買新椅子，是因為每天要花幾千元買科研用的液氦。”郭國平說，那時大家是用個人工資作擔(dān)?！敖琛背龅难芯拷?jīng)費(fèi)。

  郭國平起初根本沒考慮過賺錢的事，資金極度匱乏時，他賣掉了自己的一套房子。

  本源量子的實驗室有一疊“共享白大褂”，沒有姓名、編號。

  團(tuán)隊成員孔偉成博士說，為研發(fā)我國第一套量子計算機(jī)測控系統(tǒng)，不知道熬了多少個通宵?！耙估飦盱`感沖去實驗室驗證，經(jīng)常會忘穿白大褂，后來就干脆在實驗室常備。”

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

  作為我國第一代半導(dǎo)體量子計算的博士，張輝畢業(yè)時找不到專業(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(dǎo)師共同創(chuàng)業(yè)。“‘造中國自己的量子計算機(jī)’是我的夢想，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”，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

  創(chuàng)業(yè)后的郭國平發(fā)現(xiàn)，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(xí)慣了使用Windows系統(tǒng)，再換國產(chǎn)操作系統(tǒng)將非常艱難。現(xiàn)在也有用戶習(xí)慣了使用幾大國際巨頭的量子計算語言和操作系統(tǒng)?！惫鶉秸f，“留給我們追趕的時間，大概只有三到五年?！?

  量子計算機(jī)的性能提升需多個領(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發(fā)量子計算，系統(tǒng)布局量子計算生產(chǎn)制造鏈、應(yīng)用生態(tài)鏈和教育培訓(xùn)科普鏈。從本源量子推出第一代6比特超導(dǎo)量子芯片夸父KF-C6-130，到即將面世的“悟空”量子計算機(jī)，我國量子計算機(jī)已經(jīng)歷數(shù)次迭代。

  當(dāng)下，量子計算已經(jīng)發(fā)展到了性能提升、生態(tài)建設(shè)、習(xí)慣培養(yǎng)、應(yīng)用拓展并重的階段。郭國平特別希望有更多人參與進(jìn)來，幫助量子計算機(jī)迭代。2018年，本源量子牽頭成立國內(nèi)首個量子計算產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟，與上下游行業(yè)伙伴構(gòu)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(zhàn)略需求為導(dǎo)向，集聚力量進(jìn)行原創(chuàng)性引領(lǐng)性科技攻關(guān)，堅決打贏關(guān)鍵核心技術(shù)攻堅戰(zhàn)。

  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)、一個團(tuán)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(qiáng)中國量子計算機(jī)！”