下好量子科技“先手棋”
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連續(xù)兩個月，中國科學(xué)院物理研究所（以下簡稱物理所）懷柔園區(qū)X2樓的實驗設(shè)備轟鳴聲不斷，一旁的許凱緊緊盯著電腦屏幕上的數(shù)據(jù)和圖譜，滑動鼠標(biāo)演示著量子比特糾纏態(tài)的生成。
“可以上線了！”許凱激動地說。許凱是物理所固態(tài)量子實驗室副研究員，他口中可以“上線”的設(shè)備正是多量子比特超導(dǎo)量子計算云平臺（以下簡稱超導(dǎo)量子計算云平臺），這一平臺由物理所固態(tài)量子團(tuán)隊自主研發(fā)，已于近日上線并正式運(yùn)行。
量子科技發(fā)展重要且緊迫，需“把握大趨勢，下好先手棋”。
為搶占量子科技國際競爭制高點，提升量子科技一線工作者的使命感，物理所固態(tài)量子黨支部成立“超導(dǎo)量子計算攻關(guān)突擊隊”，把黨旗建在科研一線，充分發(fā)揮了基層黨組織的戰(zhàn)斗堡壘作用。
沖擊！攻關(guān)“卡脖子”難題
超導(dǎo)量子計算作為量子計算具有實用化前景的技術(shù)路線之一，國際競爭異常激烈。
固態(tài)量子實驗室主任范桁深知，盡快掌握量子計算這種未來的“卡脖子”技術(shù)，加快和加強(qiáng)超導(dǎo)量子計算平臺建設(shè)迫在眉睫。
“量子計算機(jī)擁有強(qiáng)大的運(yùn)算能力，例如，在一些特定算法上，僅有50多個比特的量子計算機(jī)的運(yùn)算能力可遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過現(xiàn)有的最強(qiáng)大超級計算機(jī)。這種強(qiáng)大的算力有望為人工智能、生物制****、化工能源等領(lǐng)域帶來全新的突破。”范桁告訴《中國科學(xué)報》。
物理所黨委高度重視，調(diào)度該所專家和資源，成立“超導(dǎo)量子計算攻關(guān)突擊隊”，集中攻關(guān)這一難題。在黨史學(xué)習(xí)教育中，支部書記范桁帶領(lǐng)固態(tài)量子黨支部，結(jié)合實驗室發(fā)展歷程，以我國低溫領(lǐng)域開創(chuàng)者洪朝生等老一輩科學(xué)家為榜樣，傳承和弘揚(yáng)科學(xué)家精神，鼓勵科研人員肩負(fù)科技自立自強(qiáng)重任，爭分奪秒干事業(yè)。
許凱等青年科研人員在物理所懷柔綜合極端條件實驗室夜以繼日地堅守奮戰(zhàn)，建設(shè)實驗室，搭建和調(diào)試超導(dǎo)量子計算平臺，為早日實現(xiàn)平臺的運(yùn)行和上線、搶占量子科技國際競爭制高點而努力。
功夫不負(fù)有心人，具有完全自主知識產(chǎn)權(quán)的超導(dǎo)量子計算云平臺上線并正式運(yùn)行。
該云平臺搭載包含10個超導(dǎo)比特的量子芯片，量子比特以一維結(jié)構(gòu)連接。
用戶可登錄云平臺****，在網(wǎng)頁端構(gòu)建量子線路來遠(yuǎn)程控制真實的量子計算實驗設(shè)備。
該云平臺的綜合性能、服務(wù)能力和量子比特控制精度達(dá)到國內(nèi)先進(jìn)水準(zhǔn)，團(tuán)隊演示了10比特全局糾纏的GHZ態(tài)的生成，通過測得的概率結(jié)果預(yù)計糾纏保真度可達(dá)80%以上。
“完善提升該平臺還需要長期的過程，我們追求其全面綜合的領(lǐng)先，實現(xiàn)對國外相關(guān)平臺的替代，形成一種新的科技生態(tài)。”范桁說。
在技術(shù)攻關(guān)過程中，物理所所長方忠、黨委書記李明多次到現(xiàn)場慰問，了解一線科研人員的實際困難并鼓勵他們早日攻克“卡脖子”技術(shù)，為項目技術(shù)攻關(guān)提振信心，讓黨旗在科研一線高高飄揚(yáng)。
堅守！鼓勵青年聚焦原始創(chuàng)新
在范桁看來，量子科技看似“很熱”，但其實有很多基礎(chǔ)理論研究還沒有搞清楚，強(qiáng)化基礎(chǔ)研究十分必要。
2018年，從浙江大學(xué)博士畢業(yè)的許凱被物理所“相中”，“破格”聘為副研究員。
當(dāng)時，數(shù)家知名公司以百萬年薪向許凱拋出橄欖枝。
許凱告訴《中國科學(xué)報》，量子計算正處于一個從基礎(chǔ)研究走向工程化的臨界點，但真正要把量子計算做好，還有很多基礎(chǔ)問題需要解決。
4年來，許凱潛心研究，在基礎(chǔ)研究領(lǐng)域取得了諸多重要成果。
他與合作者開發(fā)出具有20個超導(dǎo)量子比特的量子芯片，并成功操控其實現(xiàn)全局糾纏，刷新了固態(tài)量子器件中生成糾纏態(tài)的量子比特數(shù)目的世界紀(jì)錄。
此外，他還利用16個超導(dǎo)量子比特實現(xiàn)了動力學(xué)相變的量子模擬，相關(guān)成果發(fā)表于《科學(xué)》與《科學(xué)進(jìn)展》。
一直以來，物理所把實現(xiàn)重大原創(chuàng)性成果和解決“卡脖子”問題的能力作為考核評價標(biāo)準(zhǔn)，營造良好環(huán)境，鼓勵科研人員心無旁鶩、長期穩(wěn)定深耕基礎(chǔ)理論。
在許凱看來，物理所為年輕科研人員的發(fā)展提供了很好、很高端的平臺，年輕人與研究所大科學(xué)家的交流很方便，科研環(huán)境非常自由。
此外，基金申請很多時候也會向年輕人傾斜，“如果你科研做得好，在物理所是不會被埋沒的”。
物理所將黨建工作與科研業(yè)務(wù)深度融合，充分利用中科院“信念·黨旗·科學(xué)”黨員主題教育基地的輻射力和影響力，以傳承老科學(xué)家精神、弘揚(yáng)新時代科學(xué)家精神為工作指引，通過開展黨員院士講黨課、誦讀科學(xué)經(jīng)典、講老科學(xué)家學(xué)風(fēng)家風(fēng)故事、邀請黨員院士寫入黨誓詞、新黨員入黨宣誓等活動，激發(fā)廣大中青年科技骨干牢固樹立“不忘初心跟黨走，科技報國為人民”的理想信念。
受團(tuán)隊和老科學(xué)家精神的感召，許凱入黨的意愿更加強(qiáng)烈，最近他已被發(fā)展成為入黨積極分子。
物理所越來越多像許凱這樣的青年科技人員扎根基礎(chǔ)研究，甘坐“冷板凳”，具有心堅石穿的意志。
實驗室的諸多職工和學(xué)生近期表達(dá)了強(qiáng)烈的入黨意愿。
傳承！給年輕人壓重?fù)?dān)
“量子科技具有發(fā)展前景，但它一定會經(jīng)歷一個長期的發(fā)展過程，建設(shè)一支人才隊伍非常重要，我們給年輕人壓重?fù)?dān)，鼓勵他們集中精力攻克難關(guān)。我們也不遺余力培養(yǎng)戰(zhàn)略和領(lǐng)軍人才。”范桁說。
與許凱同時加入實驗室的劉剛欽，如今是黨支部副書記、物理所特聘研究員，承擔(dān)諸多重要項目和研發(fā)計劃。
劉剛欽團(tuán)隊對單個和少數(shù)幾個自旋量子比特的理解和控制已比較完備，正針對可拓展的更多量子比特系統(tǒng)進(jìn)行探索，并將自旋量子調(diào)控應(yīng)用于凝聚態(tài)物理前沿課題。
在劉剛欽看來，范桁擔(dān)當(dāng)了“領(lǐng)路人”的角色，帶領(lǐng)年輕一代承擔(dān)或參與重大項目，因此，年輕人也得以快速成長。
例如，在此次量子計算攻關(guān)中，實驗室研究生時運(yùn)豪和陳馳通也被委以重任，他們幾乎不離實驗室。
時運(yùn)豪負(fù)責(zé)把超導(dǎo)量子計算實驗平臺接入云服務(wù)，為云端和實驗端搭建一座橋梁；而陳馳通負(fù)責(zé)實現(xiàn)對量子比特的高精度測控，尋找和優(yōu)化平臺所要用到的門參數(shù)，以提高量子線路在實驗端運(yùn)行的保真度。
“固態(tài)量子實驗室是國內(nèi)較早布局量子科技研究的實驗室，前輩們做出了諸多創(chuàng)新成果，作為年輕一輩，我們會始終堅守初心，傳承下去?！?/span>
劉剛欽介紹，為了激發(fā)全體年輕人的動力，尤其在今年，固態(tài)量子黨支部將“量子科技與我”作為支部的年度特色活動，結(jié)合支部“三會一課”，多次組織支部黨員群眾深入學(xué)習(xí)和領(lǐng)會習(xí)近平總書記對量子科技的重要論述，并組織師生來到香山革命紀(jì)念館，汲取精神力量。
“我們組織的系列活動極大地提升了量子科技一線工作者的使命感，凝聚了人心，鼓舞了士氣，我們都在為成為世界領(lǐng)先的量子計算研究集體而努力。”劉剛欽說。
“奮斗百年路，啟航新征程?！崩蠲鞅硎荆锢硭鶎⑸钊雽W(xué)習(xí)領(lǐng)會習(xí)近平總書記重要講話精神，不斷推動黨史學(xué)習(xí)教育走深走實。作為“國家隊”“國家人”，心系“國家事”，肩扛“國家責(zé)”。
物理所將永遠(yuǎn)懷著共產(chǎn)主義的信仰，緊緊圍繞黨中央的決策部署，賡續(xù)光榮傳統(tǒng)，弘揚(yáng)科學(xué)精神，堅守“創(chuàng)新科技、服務(wù)國家、造福人民”的初心和使命，肩負(fù)起國家戰(zhàn)略科技力量的歷史使命和時代擔(dān)當(dāng)。
《中國科學(xué)報》 (2021-09-10 第1版 要聞)
編輯 | 趙路
排版 | 郭剛
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