“九章”问鼎，后来居上

在竞争激烈的量子科技前沿，中国科学家又树立起了一座举世瞩目的里程碑。

量子，微观世界的神秘存在，它是不可分割的最小单位，可以“纠缠”，可以“叠加”，特性怪异而奇特。它有着与人们熟知的世界截然不同的物理规则，奥妙万千，充满未知。约一个世纪前，“上帝到底掷不掷骰子”的爱因斯坦-玻尔论战，为人类开启了量子世界之门。20世纪，量子论催生出核能、激光、半导体，进而发展出计算机、手机、互联网，史称第一次量子革命。近些年来，随着实验技术的进步，人类可以对微观体系的量子态进行精确的检测与调控。量子调控技术的进步有望推动第二次量子革命，对未来社会产生本质的影响。量子科技的潜力超乎想象：量子通信理论上可做到绝对保密，量子计算让运算能力指数级增长，量子测量则将精度提升至“原子级”……习近平总书记曾指出，量子力学是人类探究微观世界的重大成果。量子科技发展具有重大科学意义和战略价值，是一项对传统技术体系产生冲击、进行重构的重大颠覆性技术创新，将引领新一轮科技革命和产业变革方向。

2020年12月4日，中国科学技术大学宣布，该校潘建伟、陆朝阳等组成的研究团队与中科院上海微系统所、国家并行计算机工程技术研究中心合作，成功研制出构建76个光子的量子计算原型机“九章”。实验显示，当求解5000万个样本的高斯玻色取样时，“九章”需200秒，而目前世界最快的超级计算机“富岳”需6亿年。等效来看，“九章”的计算速度比去年9月美国谷歌公司推出的53个量子比特的计算机“悬铃木”，快100亿倍，并弥补了“悬铃木”依赖样本数量的技术漏洞。相关论文同日在线发表在国际学术期刊《科学》。这一突破使我国成为全球第二个实现“量子优越性”的国家，它的出现标志着中国在量子计算机领域取得可与美国比肩的重大突破。

“量子优越性”（又称“量子霸权”），这一科学术语是指：作为新生事物的量子计算机，一旦在某个问题上的计算能力超过了最强的传统计算机，就证明了量子计算机的优越性，使其跨过了未来在多方面超越传统计算机的门槛。中国科学技术大学教授陆朝阳说，多年來国际学界高度关注、期待这个里程碑式转折点到来。而中国科学院院士、中国科学技术大学教授潘建伟表示，这一成果牢固确立了我国在国际量子计算研究中的第一方阵地位，为未来实现规模化量子模拟机奠定了技术基础。

据潘建伟团队介绍，将实现量子计算优越性的这台量子原型机命名为“九章”，是为了纪念中国古代最早的数学专著《九章算术》。《九章算术》是中国古代张苍、耿寿昌撰写的一部数学专著，它的出现标志中国古代数学形成了完整的体系，是一部具有里程碑意义的影响力堪比欧几里德《几何原本》的中国古代教科书。而面对这台名为“九章”的新机器，英国剑桥大学教授、英国物理学会托马斯·杨奖章获得者米特·阿塔图尔指出：“对于量子计算这个蓬勃发展的领域来说，这确实是一个惊艳时刻。潘教授和陆教授的这一成就将光子和基于光子的量子技术置于世界舞台中央。”美国麻省理工学院副教授，青年科学家总统奖、斯隆奖得主德克·英格伦评价说，潘建伟团队的研究“是一个划时代的成果”，是“开发中型量子计算机的里程碑”。

科学技术是第一生产力，一些尖端技术更是影响着人类的发展方向。量子技术对未来科技前沿主导权影响很大，研制量子计算机成为当前各国角逐的焦点。最近美国公布了量子计算领域的最新计划，不惜以94亿美元的巨额年度经费支持量子计算机和针对量子计算机加密手段的发展，英国、欧盟、日本等国家也早有相应规划。2020年10月，习近平总书记亲自主持中共中央政治局集体学习，专题研究当前国内外量子科技的发展态势。针对中国量子科技如何抢占国际竞争制高点、构筑发展新优势，习近平提出了一系列非常具体的部署。而我国“九章”的研制成功，不仅取得了“量子计算优越性”的里程碑式进展，也为第二步——解决若干超级计算机无法胜任的具有重大实用价值的问题提供了潜在的前景。当然，“这不是一个一蹴而就的工作，而是更快的经典算法和不断提升的量子计算硬件之间的竞争，但最终量子并行性会产生经典计算机无法企及的算力。” 陆朝阳认为，“在五年内，控制数百到数万个量子比特的技术将成为现实”。潘建伟透露，“希望能够通过15年到20年的努力，研制出通用的量子计算机，用以解决一些应用非常广泛的问题，比如密码分析、气象预报、药物设计等等，同时也可以用于进一步探索物理学化学生物学领域的一些复杂问题。”

时间拨转到20多年前，量子力学的诞生地奥地利，潘建伟在因斯布鲁克大学初见他的导师塞林格。塞林格教授坐在一把椅子上，背后是一座诺贝尔奖获得者使用过的挂钟和一块奥地利物理学家玻尔兹曼用过的黑板。塞林格问潘建伟：“你未来的计划是什么？”潘建伟回答：“将来在中国建一个和这里一样好的实验室。”

2001年，潘建伟作为中科院引进国外杰出人才，同时获得中科院基础局和人教局支持，回国在中国科学技术大学组建了量子物理与量子信息实验室。这里常常灯火通明，潘建伟和他的伙伴们每天工作15个小时以上，通宵工作是家常便饭。一项项科研成果不断涌现：2012年，首次实现了百公里级的双向量子纠缠分发和量子隐形传态;2016年8月，牵头研制并成功发射国际上首颗量子科学实验卫星“墨子号”;2017年5月，建成世界首台超越早期经典计算机的光量子计算机……潘建伟回忆，多年前，他首次提出利用卫星实现自由空间量子通信的构想，然而这个“前无古人、闻所未闻”的想法却遭到质疑：量子信息科学，欧洲、美国都刚刚起步，我们为什么现在要做？

幸运的是，这个计划最终获得了中国科学院的支持。借助于中国科学院空间科学先导专项正式立项的“量子科学实验卫星”，潘建伟团队得以打开量子世界的又一扇大门。

“如果说当年杨振宁和李政道先生证明，中国人在国外可以做好‘科学。那么我们现在证明了，中国人在国内也可以做好‘科学。”潘建伟说。

作为潘建伟团队重要成员之一，被称为“量子鬼才”的陆朝阳，35岁时成为第三位获欧洲物理学会菲涅尔奖的中国人。2017年，他荣获第21届中国青年五四奖章。陆朝阳身上有着明显的中科大人的气质，他们低调、内敛、安静、执着，在谈起科研成果时，习惯“回避”个人的功劳，将“团队”的贡献放在首位。2008年，陆朝阳走出国门，进入剑桥大学卡文迪许实验室转向固态量子光学的研究。在此期间，他首次实现了单电子自旋的非破坏性测量，为固态量子计算解决了基础性难题，该成果发表在《自然》杂志上。2011年年初，即将博士毕业的陆朝阳成为入选比例仅有1%的剑桥大学丘吉尔学院的研究员。陆朝阳坦言，他与潘建伟老师有一个“君子之约”，学成后立马回归，报效国家。他在与学弟学妹交流时常常表达这一观点：“同样做一项科研，如果能在国内做，就算更艰苦些，为什么不回去做呢？那样更有成就感。”

走进潘建伟团队的量子实验室，进门正面的墙上，挂着中国科学院院士、著名物理学家、中科大近代物理系首任系主任赵忠尧先生生前的一段话：“回想自己的一生，经历过许多坎坷，唯一的希望就是祖国繁荣昌盛，科学发达。我们已经尽了自己的力量，但国家尚未摆脱贫穷与落后，尚需当今与后世无私的有为青年再接再厉，继续努力。”

和许多青年科学家一样，陆朝阳每天路过此处，都会思绪万千。“做学问需要顶天立地，在基础理论研究中进行最前沿的探索，把成果转化为实际运用，服务经济社会的发展。”陆朝阳说，“这个时代需要仰望星空的年轻人，我们应当勇于担当，甘于坚守。”

为了实现新的划时代的“算力革命”，潘建伟和他的团队还在日夜兼程、不懈探索。

媒体评点：今天，中国已经成为全球“第二次量子革命”的重要推动者和引领者。一系列重大突破目不暇接，“弯道超车”的中国成为整个世界的焦点。当今世界正经历百年未有之大变局，科技创新是其中一个关键变量。就在“九章”问世这几天，中国科技领域捷报频传：12月6日，携带月球样本的嫦娥五号上升器与轨道器、返回器组合体成功交会对接后，又成功分离，准备择机返回地球。中国同日还在西昌卫星发射中心用长征三号乙运载火箭，成功将高分十四号卫星送入预定轨道。中国近期重大科技突破还包括新一代“人造太阳”放电，第三代核电技术的“华龙一号”反应堆并网发电，“奋斗者”号载人潜水器在深达10909米的马里亚纳海沟成功坐底等。中国科技成果似乎迎来了一个井喷期。在全球饱受新冠疫情困扰，尤其是美国全力、全方位打压中国的背景下，中国科技仍能频繁发力，推动科技自立自强，坚持创新驱动发展。为全面塑造发展新优势，今日中国正以前所未有的勇气和魄力去实现更多科技创新“从0到1”的突破。一个更美好的未来，即将到来。（央视新闻、《参考消息》）

话题拓展：科技创新;自立自强;不懈地探索;勇气和魄力;神秘量子里的中国先机;推动者和引领者;举世瞩目的里程碑;打好关键核心技术攻坚战;仰望星空的年轻人……

（资料来源：新华网、央视网、东方网、海外网、中央纪委国家监委网站等）