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不久前，在中國科學技術大學的一間實驗室中，誕生了中國最新一代的光量子計算機——九章四號。在這樣一臺光量子計算機面前，在特定問題上傳統計算機的計算速度已經被遠遠甩在了身后。中國科學技術大學教授、知名量子計算專家，陸朝陽是該項目研究團隊的核心領軍人物之一。

量子計算潛在的巨大威力，很多年前，量子技術的發展就已經成為國家間的戰略博弈。誰在量子計算上領先一步，誰就可能在未來幾十年的全球競爭中占據主動。

陸朝陽：最早量子計算這個概念是費曼提出來的，他在1981年就提出這個概念，他說量子計算機可以做得比經典計算機更快，但是一直是處于這種概念、一個空想。我們想要攻克的目標，就是在他提出這個概念四十年之后，我們終于可以造出一個實實在在的工程樣機，我可以擺在桌面上，你給它一個數學問題，它比經典計算機算得快。

2014年，美國谷歌公司投入十億美元，集中數百名的科學家，宣布將用五年時間制造出世界上首臺量子計算機。當時，31歲的陸朝陽帶領著一個十幾人的團隊，也在朝著同樣的目標行進。

陸朝陽：我們的經費大概是幾千萬元人民幣，團隊就是十個人左右，我們的研究生，95后為主。

記者：這么少的人，這么點錢，你能做什么事？

陸朝陽：我們路線跟它選的不一樣，我們當時第一個路線不是用的超導量子比特，我們用的是光子，在這個領域國內已經有很強的積累了。

光子技術路線的選擇，開始于中國科學院院士潘建偉，他在2000年代初從歐洲回國，帶領團隊開始深耕光子糾纏技術。2000年考入中科大物理學專業的陸朝陽，則在大三的時候，決定了自己未來的專業方向。

記者：為什么當時選擇的是量子物理？

陸朝陽：因為量子滿足了我對科學研究所有的幻想。一方面，量子力學在過去一百年里面已經催生了包括半導體、晶體管、激光在內這樣一些發明。它相關催生的產值占全球GDP的至少三分之一；另外一方面，它又很前沿，有很多開放的疑問。我覺得量子很好地融合了頂天和立地這兩個夢想，當時對我來說特別合適。

保送研究生之后，導師潘建偉布置給了陸朝陽一項高難度任務——把實驗平臺升級到具備操縱六光子糾纏的能力。在此之前，五光子糾纏是中國科學技術大學潘建偉團隊在2004年首次實現的。

記者：從五個光子到六個光子，到底這是一個什么性質的變化？

陸朝陽：五個光子的時候，相當于是二的五次方，等于三十二這么一個空間，到六個光子就變成六十四了，直接就翻倍了。

今天，九章四號實現了3050個光子的控制，但20年前，量子技術仍處于從0到1的探索階段，從五個光子到六個光子的進步，是一項艱巨的任務。

記者：看到它、捕捉到它，有多難這件事？

陸朝陽：一個從無到有的過程是非常困難的。因為第一，你不知道它在什么地方產生，我們只有一個通過理論計算的大致方位判定。這個時候同時你還要探測兩個，所以兩個探測器都在一個未知的角度，就像在黑暗中摸索，直到找到了那條正確的信號，給我們正反饋之后，我才能得到最后我們想要的結果。

通過近兩年的努力，陸朝陽和團隊成功制備了六光子糾纏態，而且在同一個實驗裝置中巧妙地實現了可用于量子計算的簇態。這項工作發表在2007年2月的《自然·物理學》上，入選兩院院士評選的2007年中國科技十大進展新聞。

2008年，陸朝陽進入劍橋大學卡文迪許實驗室攻讀博士，其間，他在國際上首次實現單電子狀態的光學測量，為量子計算解決了一個基礎性難題，成果發表在《自然》雜志上。2011年初，他收到了劍橋大學丘吉爾學院的青年研究員教職邀請，但卻在博士論文答辯完成一周之后，隨即回國，成為中國科學技術大學最年輕的正教授。

記者：為什么你不在一個深厚的研究水平的地方繼續研究，而是要回到這來從零、什么都沒有的這么一個地方，你為什么做這個選擇？

陸朝陽：如果我待在英國，可能在最早的五到十年可能會更加順利，會更加容易去做這個事情，就跟你剛剛說的，他們有更好的條件，但從長遠來說會有天花板。

記者：長遠的天花板是什么？

陸朝陽：因為其實做科研，站在我們科學家背后的，其實是整個國家的力量。在這一塊，因為量子信息技術跟國家的信息安全、跟算力是緊密相關的，所以中國必須發展這個技術，之后我們整個發展的前景和能夠做到的事情會越來越多，會越來越大，會越來越好。從我小時候到我讀中學、到大學、到出國，我看到了我們整個國家的發展是非常蓬勃、非常積極向上的，這個給了我很大信心。同時我2008年到英國的時候，正好當時我們北京奧運會（舉辦）了，所以作為留學生，當時在國外看奧運會，我們的心情比在國內很多同學要激動得多，我們都特別為國家感到驕傲。

回國后，陸朝陽和同事們搭建了半導體量子光源實驗室，2012年做出國際最高品質的單光子源，首次在國際上解決這一領域重要的兩個參數，為中國量子計算在做最基礎的準備。2015年，陸朝陽和同事們又實現另一項重要突破——“多自由度量子隱形傳態”，這是構建量子計算機的又一塊基石。此時，谷歌公司的五年計劃正在穩步進行中。

記者：你是80后，你的學生是90后甚至00后，哪來的這種緊迫感還有動力？因為和老一輩的成長年代完全不一樣。

陸朝陽：我們這一代人因為得益于國家的發展，所以我們更多的是平視世界，我們會覺得去超越歐美的很多科學目標、科學的發展水平，是一件特別自然的事情，就是我們自己本身應該有的使命，到我們這一代之后，就是應該去超越他們。

2019年12月，谷歌宣布了他們在量子計算方面取得的成果：五十三個量子比特的系統可以在兩百秒內解決當時世界最快超級計算機需要1萬年才能完成的計算問題。

陸朝陽：那個時候壓力很大，熬夜到兩三點是很平常的事情，甚至我們在采數據的時候，我們團隊整整有三十個小時都沒有休息。因為我們最初的這個裝置，要把它調試好，參量變量特別多，那段時間我們整個團隊大家的心都是繃著的，其他事情都提不起我們的興趣。

谷歌宣布成功一年后的2020年12月，中國科學家團隊正式推出并在《科學》期刊發表了“九章”光量子計算機，其在計算速度、功耗、性價比等方面超過了谷歌之前的結果。

記者：為什么要用霸權這個詞來形容科學的發現？

陸朝陽：量子霸權這個學術名詞，就是說量子計算機完成這個任務，是經典超級計算機在幾億年的時間里面都沒法完成的，他們把它叫作量子霸權。后來我們發表文章的時候，用的是量子計算優越性，后來國際學術界也慢慢采用了我們的這個名詞，量子霸權這個詞慢慢就少了。

記者：那你為什么不沿用它的量子霸權，而用量子計算優越性這樣一個相對中和的詞？

陸朝陽：我們希望在這方面體現我們中國文化的傳統，我們非常友好、愛好和平，不希望去炒作一些學術上的名詞。

記者：你做的這個科學研究，它算是基礎科學還是應用科學？

陸朝陽：您這個問題問得特別好。量子計算在早期的時候，在我們做到十個光子之前，是非常基礎的研究；后來我們用九章這種新的方法之后，你可以看到光子進步的速度越來越快，已經開始慢慢從基礎研究過渡到了應用研究和工程化、集成攻關這么一個階段。

中國的九章光量子計算機出來后，迅速成了世界各大實驗室研究的目標和對象。

陸朝陽：反應最大的是美國的國家技術標準局和加拿大的一個機構，叫作仙樂都量子計算的初創公司。他們聯合起來用我們這個路線，中間有段時間又反超了我們，后來又被我們的九章三號給反超了。因為這個目標太重要了，所以它是一個非常激烈的你追我趕這么一個競爭的過程。

激烈的競爭中，迭代升級成為必然選擇。2023年10月，九章三號量子計算原型機出世，它在百萬分之一秒時間內所處理的最高復雜度的樣本，需要當時最強的超級計算機“前沿”花費超過二百億年的時間。如今隨著九章四號的上線，量子計算的速度再次被提升到前所未有的高度。

陸朝陽：在光量子計算機領域，我們國家應該說是國際的領跑者，而且我們建立了最強的量子計算優越性這么一個標準，其他國家只有加拿大和美國，他們一個聯合小組做了同樣的目標，其他國家還沒有做到這么一個里程碑的目標。

因對量子計算從基礎研究到應用技術的貢獻，陸朝陽先后獲得多項國內和國際的大獎，入選《自然》“中國科學之星”，被國際同行譽為“量子鬼才”。

記者：科學研究對你來說魅力在哪兒？

陸朝陽：科學研究的魅力，還是回到我最初說的頂天立地。我們會有機會去發現一些新的現象、新的規律、新的技術，這會給我們帶來非常大的滿足感。我發展的技術，也許某一天可以應用于我們國家的需要或者應用于國民經濟，這個也是一個特別好的事情。我是一個老師，看著這些年輕人，從最開始來我們實驗室的時候特別懵懂的一些少年，后來成為獨當一面的青年科學家，這個也會給我們帶來非常大的滿足感。

原標題：《中國量子計算如何實現超越？對話“量子鬼才”陸朝陽》

欄目主編：施薇

文字編輯：程沛

本文作者：央視新聞客戶端

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