量子技術實用化是一場接力長跑做跳起來才夠得著的科研

2021-01-07 15:51:51來源：人民日報

中國科技大學教授陸朝陽是國際量子科學領域走在最前沿的年輕人之一。他長期耕耘，成果迭出，獲得了國際上一系列重量級獎項。陸朝陽確信，不要做短平快的事情，要做需要非常努力跳起來才夠得著的科研，并堅持做到極致。他說，只有一步一步走，才能保證量子計算領域的健康發展。

不久前，我國量子計算原型機“九章”問世。在國際學術界，這被認為是量子計算里程碑式的成就。

中國科技大學教授陸朝陽就是“九章”量子計算原型機研制團隊的成員。留著簡單平頭、臉龐有點瘦削，戴著眼鏡的陸朝陽走在校園里，有時會被人誤以為是研究生。實際上，38歲的他，已經是國際量子科學領域走在最前沿的年輕人之一。

從未知開始摸索，發現問題并攻克

陸朝陽與量子結緣始于1998年。那年寒假，中科院院士潘建偉受邀回高中母校做科普講座。他對神奇量子世界的描繪，給這位熱愛物理的少年帶來極大震撼。

陸朝陽沒想到，與量子的這次邂逅會讓他走得這么遠。這次和團隊一起構建出“九章”，他在延續20多年前的“瘋狂”。

2005年是陸朝陽研究的起點。當時，潘建偉回到中科大不久，陸朝陽加入了他的團隊。

還是碩士新生時，陸朝陽就接到一項高難度的工作——把實驗平臺升級到具備操縱六光子糾纏的能力。實現這個任務，既要造出亮度和純度都非常高的糾纏光源，還要發展新的判據證明六光子純糾纏。

摸著石頭過河，折騰了大半年，實驗還沒達到最理想的狀態。他一時打起了退堂鼓，給潘建偉寫郵件：“新判據好難，要不，我們還是用老方法演示六光子糾纏吧。”很快，他收到一封措辭嚴厲的回信，批評他輕言放棄的念頭。陸朝陽重新收拾心情，那一年，他放棄所有假期，一直泡在實驗室。

2007年底，25歲的陸朝陽以第一作者發表了兩個重要成果：六光子糾纏和量子分解算法。這兩個成果后來分別入選了該年度的中國十大科技進展和中國高校十大科技進展。

“現在看來，這些工作都比較簡單。”陸朝陽說，“可它們讓我體驗了什么是科研——從未知開始摸索，發現問題并攻克它。”更重要的是，在老師的引導下，他確信：不要做短平快的事情，要做需要非常努力跳起來才夠得著的科研，并堅持做到極致。

出國深造后，陸朝陽選擇回到中科大。首次實現單光子多自由度和高維度的量子隱形傳態，制備國際上綜合性能最優的單光子源，實現10光子、12光子、18比特糾纏……回國不到10年，陸朝陽的高影響力成果不斷。這次構建出“九章”，就得益于他和團隊在用光學方法實現量子計算這條路線上的長期耕耘。

基礎科研不是自娛自樂，需要在世界舞臺上獲得認可，陸朝陽獲得了國際上一系列重量級獎項。2019年他捧回了國際純粹與應用物理學聯合會光學領域青年科學家獎。去年2月，他被授予美國光學學會頒發的阿道夫隆獎章，這是該獎章設立80余年來中國科學家在本土的研究工作首次獲獎。去年10月，再次捧回美國物理學會量子計算獎，這是國際學術界唯一以量子計算命名的獎項。

沒有什么比看到學生茁壯成長更滿足

陸朝陽說，研究量子需要很好的物理直覺，但做出成績主要靠團隊成員的緊密合作，以及學科交叉碰撞出的火花。

在潘建偉領銜的中科院量子信息與量子科技創新研究院，像陸朝陽這樣的年輕教授有20多名。他們各有所長，彼此又緊密聯系。“互相幫助、互相促進。”陸朝陽說。

他的研究小組有20名學生，幾乎都是90后。其中，陳明城、王輝、鄧宇皓、鐘翰森就是這次“九章”工作的第一作者。

接受采訪時，陸朝陽說自己沒什么值得說的故事，希望記者和幾位學生聊聊。他說，過去一年多，構建“九章”量子計算原型機這項工作，最辛苦的是在一線奮戰的學生。

1997年出生的鄧宇皓，本科就加入了實驗室。他很感謝陸朝陽放手讓自己承擔重要工作。“就像學游泳，聽很多理論不如直接跳到水里撲騰。”鄧宇皓這樣總結。

理論想法鼓勵天馬行空，實驗執行又非常嚴格。王輝說，陸老師對數據的獲取和分析、論文的畫圖、寫作要求極為細致，“表述不對的地方，他會把我叫到辦公室，逐字逐句修改，有時干脆直接全部重寫。”

2014年，小組培養學生的經驗被《自然》子刊專門報道。多名學生已經成為國家優秀青年科學基金獲得者、教授、特任研究員，獲得各類獎項的學生更是數不過來。

陸朝陽說，他希望把自己接受到的好的教育理念和方法都傳承下去。他很欣賞年輕一代的干勁和悟性，例如，構建“九章”時，訂購的激光器出廠參數達不到實驗的要求，1995年出生的鐘翰森對著說明書，硬是靠自己搗鼓，改進設計，調試出了符合要求的激光器。

“作為導師，沒有什么比看到學生茁壯成長和揚帆遠航更滿足。”陸朝陽說。

量子技術的實用化是一場接力長跑

剛做完“九章”工作，陸朝陽和團隊就馬不停蹄迎接下一個挑戰。