2021年05月18日
【科技日报】他用一个一个原子 垒起中国量子算力
单比特、两比特、三比特、六比特……比特数增长的每一步，对中国科学技术大学教授、国家重大研究计划“半导体量子芯片”首席科学家郭国平与团队来说，都是量子计算研究领域的一大步。他们多年追逐量子中国梦，实现零的突破，跟上国际先进科研机构的节奏。 郭国平说，研究量子计算就像“用一个一个原子垒起一座金字塔”一样难，但为了中国早日有“量子算力”，他愿为此奋斗终生。
“愣头青”走进量子计算 在蒸汽机时代，马力就是国力；在信息时代，算力就是国力。
中国，一定要有自己的“量子算力”！15年前，一位在国内接触量子算力的大学生开始萌发心中的理想。
1977年出生的郭国平是江西南昌人，1996年考入中国科学技术大学。在这里，他接触到著名量子信息学家郭光灿的研究团队，开始学习量子光学，从事量子通信及量子信息器件研究。
2005年，郭国平因为量子通信科研成果获得中国科学院院长特别奖，同年获得中科大博士学位并留校。但是，他做出了一个“很傻”的决定，放弃已经做得风生水起的量子通信研究，改做量子计算。
20世纪80年代，诺贝尔奖获得者理查德·费曼等人提出构想，基于两个奇特的量子特性——量子叠加和量子纠缠构建“量子计算”。相较于电子计算机，量子计算机理论上的运算能力将有几何级数的增长，被认为是下一代信息革命的关键动力。
“那时候我被认为是‘愣头青’。量子计算当时在国内的基础近乎空白，与先发国家差距巨大，研究很花钱，又难出论文。”郭国平说，他愿做“愣头青”，因为“这个东西对国家太重要了”。
从芯片设计到纳米加工、检测、软件编程，量子计算机涉及物理、机械、软件等多个学科。在导师支持下，郭国平建立了半导体量子芯片研究组，竞争国际量子计算的制高点。
经过艰苦努力，研究组在国内首次实验实现了量子霍尔效应，并先后实现了基于半导体的单比特、两比特、三比特量子计算。
卖房缓解资金紧张 近年来，量子计算研究进展迅速，但产业发展刚起步。“由于缺乏对口的企业，我们早期毕业的博士生可谓‘毕业就失业’。”郭国平的第一个博士生张辉说，他毕业后在上海从事金融相关的工作。
人才的流失、产业的缺位，让郭国平坐不住了。
2017年，40岁的郭国平驶上了又一段人生新航道，在实验室里二次创业办起公司——合肥本源量子计算科技有限责任公司。“本源量子”寓意“量子技术追溯科技本源”。
“本源创立之初就是肩负国家使命和个人的情怀理想。我们希望在量子计算上，能够为国家抢到足够多的核心专利，让中国能够在全球量子计算科研领域占有一席之地，能够紧跟国际领先的科技步伐。”郭国平说。
公司初创期间，资金匮乏时，郭国平卖掉自己的一套房子保住公司；公司走上正轨后，郭国平名下股份估值近亿元人民币，他将这些股份无偿分给研发团队的年轻人。
如同一颗磁石，本源吸引来了投资，更吸引了一批与张辉一样的量子专业毕业生回归。团队从2017年的10余人，到如今的上百人，研发人员占比超过75%，研究生学历人才超40%。
“人才是本源量子最大的优势，也是量子计算领域最重要的资源。量子力学有两个概念叫‘纠缠’和‘相干’，我跟学生说，你们现在散落在全球各个地方，有一天我们会‘再纠缠，永相干’，希望你们都能‘若有战，召必回’。”郭国平说。
去年9月，在郭国平带领下，团队自主研发六比特超导量子计算云平台正式上线，全球用户可以在线体验来自中国的量子计算服务。
“夸父”逐日永不停歇 切割硅基板、在长宽不到一厘米的芯片板上焊线、芯片样品检测分析……出自郭国平团队之手的第一代超导量子芯片被命名为“夸父”。
逐梦的故事每天都在上演。
这几年，哪怕是节假日，郭国平不是在实验室，就是在去往实验室的路上。在他看来，如今每一分、每一秒都弥足珍贵。目前，世界多国在研制量子计算机，这是一条无形的赛道，都在朝着实现通用型量子计算机的目标努力。
合力，此时显得尤为迫切。郭国平告诉记者，量子计算机的研发，需要多种不同学科、不同产业方向的融合协作，全社会的共同努力。只有越来越多不同行业的企业加入研发，才能让量子计算有更多应用场景，从而极大地推动量子计算机的研制效率。基于这一初衷，本源量子构建了量子计算产业联盟，与金融、生物制药、化学材料、人工智能等产业开展合作。
“我相信，量子计算最终可以服务于我们的衣、食、住、行、医。”谈及未来，郭国平眼里有光：量子计算能够扩展科学界对分子结构和特性进行模拟的能力，有望为新一代药物和疫苗研发、新材料的设计、智能制造等模拟设计提供更强大的工具。
目前，他们已在研发下一代超导量子芯片与量子计算机控制系统，预计今年推出第二代20比特的“悟源”超导量子计算机，未来两年内实现50比特到100比特的量子计算机。
“我们目前取得的成绩，只是‘万里长征’走出的一小步。”郭国平说。“但是，正如蒸汽机第一次被装在马车上，谁能想到它孕育着改变世界的力量。”（ 新华社记者 代 群 徐海涛 陈 诺 ）
《科技日报》（2021年05月17日）
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