“愣頭青”走進量子計算 用一個個原子壘起中國量子算力

單比特、兩比特、三比特、六比特……比特數增長的每一步，對中國科學技術大學教授、國家重大研究計劃“半導體量子芯片”首席科學家郭國平與團隊來說，都是量子計算研究領域的一大步。他們多年追逐量子中國夢，實現零的突破，跟上國際先進科研機構的節奏。

郭國平說，研究量子計算就像“用一個一個原子壘起一座金字塔”一樣難，但為了中國早日有“量子算力”，他愿為此奮斗終生。

“愣頭青”走進量子計算

在蒸汽機時代，馬力就是國力;在信息時代，算力就是國力。

中國，一定要有自己的“量子算力”!15年前，一位在國內接觸量子算力的大學生開始萌發心中的理想。

1977年出生的郭國平是江西南昌人，1996年考入中國科學技術大學。在這里，他接觸到著名量子信息學家郭光燦的研究團隊，開始學習量子光學，從事量子通信及量子信息器件研究。

2005年，郭國平因為量子通信科研成果獲得中國科學院院長特別獎，同年獲得中科大博士學位并留校。但是，他做出了一個“很傻”的決定，放棄已經做得風生水起的量子通信研究，改做量子計算。

20世紀80年代，諾貝爾獎獲得者理查德·費曼等人提出構想，基于兩個奇特的量子特性——量子疊加和量子糾纏構建“量子計算”。相較于電子計算機，量子計算機理論上的運算能力將有幾何級數的增長，被認為是下一代信息革命的關鍵動力。

“那時候我被認為是‘愣頭青’。量子計算當時在國內的基礎近乎空白，與先發國家差距巨大，研究很花錢，又難出論文。”郭國平說，他愿做“愣頭青”，因為“這個東西對國家太重要了”。

從芯片設計到納米加工、檢測、軟件編程，量子計算機涉及物理、機械、軟件等多個學科。在導師支持下，郭國平建立了半導體量子芯片研究組，競爭國際量子計算的制高點。

經過艱苦努力，研究組在國內首次實驗實現了量子霍爾效應，并先后實現了基于半導體的單比特、兩比特、三比特量子計算。

賣房緩解資金緊張

近年來，量子計算研究進展迅速，但產業發展剛起步。“由于缺乏對口的企業，我們早期畢業的博士生可謂‘畢業就失業’。”郭國平的第一個博士生張輝說，他畢業后在上海從事金融相關的工作。

人才的流失、產業的缺位，讓郭國平坐不住了。

2017年，40歲的郭國平駛上了又一段人生新航道，在實驗室里二次創業辦起公司——合肥本源量子計算科技有限責任公司。“本源量子”寓意“量子技術追溯科技本源”。

“本源創立之初就是肩負國家使命和個人的情懷理想。我們希望在量子計算上，能夠為國家搶到足夠多的核心專利，讓中國能夠在全球量子計算科研領域占有一席之地，能夠緊跟國際領先的科技步伐。”郭國平說。

公司初創期間，資金匱乏時，郭國平賣掉自己的一套房子保住公司;公司走上正軌后，郭國平名下股份估值近億元人民幣，他將這些股份無償分給研發團隊的年輕人。

如同一顆磁石，本源吸引來了投資，更吸引了一批與張輝一樣的量子專業畢業生回歸。團隊從2017年的10余人，到如今的上百人，研發人員占比超過75%，研究生學歷人才超40%。

“人才是本源量子最大的優勢，也是量子計算領域最重要的資源。量子力學有兩個概念叫‘糾纏’和‘相干’，我跟學生說，你們現在散落在全球各個地方，有一天我們會‘再糾纏，永相干’，希望你們都能‘若有戰，召必回’。”郭國平說。

去年9月，在郭國平帶領下，團隊自主研發六比特超導量子計算云平臺正式上線，全球用戶可以在線體驗來自中國的量子計算服務。

“夸父”逐日永不停歇

切割硅基板、在長寬不到一厘米的芯片板上焊線、芯片樣品檢測分析……出自郭國平團隊之手的第一代超導量子芯片被命名為“夸父”。

逐夢的故事每天都在上演。

這幾年，哪怕是節假日，郭國平不是在實驗室，就是在去往實驗室的路上。在他看來，如今每一分、每一秒都彌足珍貴。目前，世界多國在研制量子計算機，這是一條無形的賽道，都在朝著實現通用型量子計算機的目標努力。

合力，此時顯得尤為迫切。郭國平告訴記者，量子計算機的研發，需要多種不同學科、不同產業方向的融合協作，全社會的共同努力。只有越來越多不同行業的企業加入研發，才能讓量子計算有更多應用場景，從而極大地推動量子計算機的研制效率。基于這一初衷，本源量子構建了量子計算產業聯盟，與金融、生物制藥、化學材料、人工智能等產業開展合作。

“我相信，量子計算最終可以服務于我們的衣、食、住、行、醫。”談及未來，郭國平眼里有光：量子計算能夠擴展科學界對分子結構和特性進行模擬的能力，有望為新一代藥物和疫苗研發、新材料的設計、智能制造等模擬設計提供更強大的工具。

目前，他們已在研發下一代超導量子芯片與量子計算機控制系統，預計今年推出第二代20比特的“悟源”超導量子計算機，未來兩年內實現50比特到100比特的量子計算機。

“我們目前取得的成績，只是‘萬里長征’走出的一小步。”郭國平說。“但是，正如蒸汽機第一次被裝在馬車上，誰能想到它孕育著改變世界的力量。”(代 群 徐海濤 陳 諾)