在中國科學技術大學的實驗室里,一臺名為“九章四號”的光量子計算機正以驚人的速度改變著計算領域的格局。這臺設備在特定問題上的計算能力,已經將傳統計算機遠遠拋在身后。作為項目核心成員之一的中國科學技術大學教授陸朝陽,正帶領團隊在這場全球科技競賽中占據領先地位。
量子計算的潛力早在上世紀八十年代就已被預見。1981年,物理學家費曼首次提出量子計算機可能超越經典計算機的概念,但這一設想長期停留在理論階段。直到四十年后,中國科學家成功將這一構想轉化為現實——研制出可實際運行的工程樣機,能夠快速解決特定數學問題。
2014年,美國谷歌公司宣布投入十億美元、集結數百名科學家,計劃在五年內打造世界首臺量子計算機。與此同時,年僅31歲的陸朝陽帶領著由十余名95后研究生組成的團隊,選擇了與谷歌不同的技術路線——光子技術。這條路線的選擇源于中國科學院院士潘建偉2000年代初從歐洲回國后奠定的研究基礎。
“量子力學既創造了占全球GDP三分之一以上的產業,又保留著大量未解之謎。”陸朝陽回憶起大學時期的選擇時表示,這種“頂天立地”的特質深深吸引著他。2004年,潘建偉團隊首次實現五光子糾纏;三年后,陸朝陽團隊成功將這一數字提升至六光子,相關成果登上《自然·物理學》并入選當年中國科技十大進展。
2008年赴劍橋大學深造期間,陸朝陽在國際上首次實現單電子狀態光學測量,解決了量子計算的基礎難題。面對劍橋大學提供的教職邀請,他卻在博士論文答辯后毅然回國。“在英國開展研究的前五年可能更順利,但從長遠看存在天花板。”陸朝陽解釋道,“量子技術關乎國家信息安全和算力,中國必須掌握這項技術。”
回國后,陸朝陽團隊迅速取得突破:2012年研制出國際最高品質單光子源,2015年實現“多自由度量子隱形傳態”。當谷歌在2019年宣布53量子比特系統實現“量子霸權”時,中國團隊正經歷著最緊張的時刻。“連續三十小時調試設備是常態,整個團隊都繃緊了神經。”陸朝陽回憶道。
2020年12月,中國科學家在《科學》期刊發表“九章”光量子計算機研究成果,其計算速度、功耗和性價比均超越谷歌此前成果。針對“量子霸權”這一術語,陸朝陽團隊選擇使用更中性的“量子計算優越性”。“這體現了中國科學家追求和平、友好的文化傳統。”他解釋道。
這場全球競賽仍在持續。2023年10月,“九章三號”原型機問世,其處理能力超越當時最強超級計算機“前沿”需二百億年才能完成的計算量。如今“九章四號”的上線,再次將量子計算速度推向新高度。“在光量子計算領域,中國已建立國際領先標準。”陸朝陽表示,目前僅有中美加三個國家的小組達到這一里程碑。
從操縱六光子糾纏到構建光量子計算機,陸朝陽的科研生涯始終貫穿著“發現新規律、創造新技術”的追求。這位被國際同行譽為“量子鬼才”的科學家,在培養新一代科研人才的過程中同樣獲得滿足感:“看著年輕學者從懵懂少年成長為獨當一面的科學家,這種成就感不亞于科研突破本身。”











