成功研制62比特可編程超導(dǎo)量子計(jì)算原型機(jī)“祖沖之號(hào)”、實(shí)現(xiàn)迄今最快實(shí)時(shí)量子隨機(jī)數(shù)發(fā)生器、實(shí)現(xiàn)500公里量級(jí)現(xiàn)場(chǎng)無(wú)中繼光纖量子密鑰分發(fā)……最近，彰顯“上海實(shí)力”的高水平量子科技成果頻頻亮相國(guó)際頂尖期刊。
上海在量子科研主要方向上成果頻出的背后，與近年來(lái)上海在量子領(lǐng)域相關(guān)科研力量不斷集聚，逐步形成優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)、協(xié)同創(chuàng)新的量子研究“聯(lián)合艦隊(duì)”有著重要關(guān)聯(lián)。位于浦東秀浦路的上海量子科學(xué)研究中心(簡(jiǎn)稱“量子中心”)，正在為這支“聯(lián)合艦隊(duì)”的日益壯大，打造世界一流的軟硬件載體。
消除“門戶之見(jiàn)”，建設(shè)更包容的新型研發(fā)機(jī)構(gòu)
當(dāng)前，以量子信息科學(xué)為代表的量子科技正在不斷形成新的科學(xué)前沿，激發(fā)革命性的科技創(chuàng)新，孕育對(duì)人類社會(huì)產(chǎn)生巨大影響的顛覆性技術(shù)。
在我國(guó)量子科技領(lǐng)軍人物、中國(guó)科學(xué)院院士潘建偉看來(lái)，這個(gè)過(guò)程的實(shí)現(xiàn)需要有各方力量的協(xié)同，更需要有戰(zhàn)略目標(biāo)的牽引，“雖然上海量子科學(xué)研究中心掛牌成立于2019年6月，但各方科研力量聯(lián)合之勢(shì)的形成已歷經(jīng)多年”。
2011年，中科院量子科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星“墨子號(hào)”項(xiàng)目立項(xiàng)。它所提出的近乎苛刻的工程目標(biāo)，在此后七八年內(nèi)推動(dòng)了中科院上海技術(shù)物理研究所、微小衛(wèi)星創(chuàng)新研究院、上海光學(xué)精密機(jī)械研究所等科研機(jī)構(gòu)在量子元器件方面的技術(shù)發(fā)展。同時(shí)，這些研究所深厚的技術(shù)積累，也支撐了“墨子號(hào)”科學(xué)目標(biāo)最終實(shí)現(xiàn)。
更重要的是，在“墨子號(hào)”研發(fā)過(guò)程中，我國(guó)量子通信科研領(lǐng)域第一次實(shí)現(xiàn)了基礎(chǔ)研究與工程科研“你中有我、我中有你”的強(qiáng)強(qiáng)聯(lián)合。而這種良性合作關(guān)系，很快在“墨子號(hào)”上天之后的相關(guān)科研中得到了延續(xù)和發(fā)展。
上海量子科學(xué)研究中心是由中國(guó)科學(xué)院與上海市政府依托中國(guó)科技大學(xué)共建。為了更好完成量子相關(guān)科學(xué)任務(wù)，復(fù)旦大學(xué)、上海交通大學(xué)、華東師范大學(xué)等量子領(lǐng)域的上?？蒲辛α浚仓鸩郊尤氲竭@支走在世界量子科技前沿的聯(lián)合團(tuán)隊(duì)中。“為消除門戶之見(jiàn)，中科大雖為牽頭單位，但量子中心最終在定名中隱去了‘中科大’三個(gè)字。”中國(guó)科學(xué)院院士、上海量子科學(xué)研究中心主任王建宇告訴記者，這顯示了這家新型研發(fā)機(jī)構(gòu)更大的包容性，“實(shí)際上，中心聯(lián)合的量子領(lǐng)域科研力量早已超出了上海的范疇，擴(kuò)大到了長(zhǎng)三角乃至全國(guó)”。
最優(yōu)最簡(jiǎn)互補(bǔ)，各展所長(zhǎng)發(fā)揮“1+1>2”潛能
最優(yōu)、最簡(jiǎn)、互補(bǔ)，是上海量子科學(xué)研究中心定下的發(fā)展原則。
量子科技發(fā)展需要的投入巨大。潘建偉表示，只要事先約定好合作規(guī)則，就不會(huì)影響各個(gè)團(tuán)隊(duì)的積極性，“這就好像一爐煤球可以燒得很旺，但把煤球一個(gè)個(gè)拿出來(lái)，很快就會(huì)熄滅”。
量子中心發(fā)揮的協(xié)同創(chuàng)新作用有多大?今年5月，超導(dǎo)量子計(jì)算原型機(jī)“祖沖之號(hào)”宣布研制成功。“祖沖之號(hào)”實(shí)驗(yàn)主要負(fù)責(zé)人、中科大教授朱曉波告訴記者，量子中心對(duì)超導(dǎo)量子計(jì)算的促進(jìn)非常顯著，“有更多人可以在一起，齊心協(xié)力地高效推進(jìn)研究”。
超導(dǎo)量子計(jì)算涉及很多高難度科學(xué)問(wèn)題，包括實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、仿真、制備、測(cè)試、環(huán)境實(shí)現(xiàn)、噪聲降低等諸多環(huán)節(jié)。比如，“祖沖之號(hào)”的處理器封裝需要用到倒裝焊技術(shù)，一聲求助，就得到了中科院上海技術(shù)物理研究所的幫助;曾承擔(dān)過(guò)“墨子號(hào)”研制的中科大教授彭承志，為“祖沖之號(hào)”帶來(lái)了“墨子號(hào)”的電子學(xué)技術(shù)和工程管理經(jīng)驗(yàn);中科大教授陸朝陽(yáng)在研制“九章”光量子計(jì)算原型機(jī)中發(fā)展起來(lái)的多比特量子操縱技術(shù)和驗(yàn)證算法，又為“祖沖之號(hào)”提供了充分借鑒，從而推動(dòng)項(xiàng)目更順利地完成。
“不少人也許對(duì)基礎(chǔ)研究和工程應(yīng)用有著很深的誤解，認(rèn)為兩者涇渭分明，屬于完全不同的兩個(gè)領(lǐng)域。”王建宇說(shuō)，其實(shí)在科學(xué)前沿探索中，這兩者經(jīng)常是密不可分的，“沒(méi)有工程保障研制出儀器設(shè)備，理論就難以得到驗(yàn)證;缺乏科學(xué)目標(biāo)的引導(dǎo)，工程技術(shù)研究也難以找到更高的發(fā)展方向”。
對(duì)此，中科院上海微系統(tǒng)與信息技術(shù)研究所尤立星教授有深切體會(huì)。在參與“九章”光量子計(jì)算原型機(jī)研制之前，他的單光子探測(cè)器效率一直徘徊在10%左右，剛接到“九章”提出的“探測(cè)效率要達(dá)到80%”的目標(biāo)時(shí)，他認(rèn)為是“不可能的任務(wù)”，“沒(méi)想到經(jīng)過(guò)幾年的‘倒逼’，竟然真的達(dá)標(biāo)了，而且還發(fā)現(xiàn)了更多改進(jìn)空間”。
據(jù)介紹，目前量子中心還針對(duì)量子信息核心器件和設(shè)備進(jìn)行了研發(fā)布局，到2030年預(yù)計(jì)可實(shí)現(xiàn)80%以上核心器件的自主可控。
籌建未來(lái)技術(shù)研究院，引進(jìn)培養(yǎng)緊缺人才
在秀浦路上，一棟超過(guò)3萬(wàn)平方米的實(shí)驗(yàn)大樓正在建造，預(yù)計(jì)明年年底入駐啟用。根據(jù)量子中心設(shè)想，這里將建設(shè)量子科技的共性技術(shù)平臺(tái)，成為中心匯聚量子相關(guān)科研力量的堅(jiān)實(shí)載體，為上海量子科技發(fā)展提供綜合性支撐。
“我們準(zhǔn)備在這里建造一座2000平方米的空間測(cè)試實(shí)驗(yàn)室，以及可以保持恒溫恒濕、防震動(dòng)的特殊條件實(shí)驗(yàn)室，為量子芯片、微納器件的加工、測(cè)試提供保障。”王建宇表示，這些技術(shù)平臺(tái)將有力推動(dòng)長(zhǎng)三角區(qū)域量子科研力量的聚合，“如果發(fā)展順利，量子中心能夠從目前的學(xué)術(shù)聯(lián)盟發(fā)展成為實(shí)體化學(xué)術(shù)機(jī)構(gòu)，若干年后將會(huì)成為我國(guó)最核心的量子研究基地”。
科技發(fā)展，人才是關(guān)鍵。成立兩年來(lái)，量子中心已引進(jìn)了十多位優(yōu)秀杰出的青年人才。潘建偉認(rèn)為，中心引進(jìn)人才不貴多而貴精，尤其要適合中心的學(xué)科布局，“希望他們經(jīng)過(guò)若干年發(fā)展，都可以成為某個(gè)科研方向上的領(lǐng)軍人物”。
據(jù)悉，中科大正在與量子中心和中科院在滬相關(guān)研究所協(xié)同共建未來(lái)技術(shù)學(xué)院(上海)，并設(shè)在量子中心。五年內(nèi)，量子中心與中科大等聯(lián)合培養(yǎng)的從本科到博士階段的量子科技相關(guān)人才，規(guī)?？蛇_(dá)千人左右。
關(guān)鍵詞： 上海實(shí)力 科技 成果 量子中心
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