與量子共舞——記浙大超導(dǎo)量子計(jì)算團(tuán)隊(duì)青年科學(xué)家
浙江大學(xué)西溪校區(qū)西面，有一幢70多年歷史的老教學(xué)樓，路過這里，總會聽見一種周期性的金屬摩擦聲從紅磚墻里傳出來。這聲音清脆、急促，聽起來十分特別。
走進(jìn)樓內(nèi)，穿過狹長的過道、拔地而起的鋼架、錯綜復(fù)雜的管線、密集疊放的電路板……就找到了聲音的來源——幾臺日夜工作的稀釋制冷機(jī)，這是維持超導(dǎo)量子芯片運(yùn)行所需的制冷設(shè)備，也有人把它的轟鳴稱作“量子計(jì)算機(jī)的聲音”。
2010年，浙大建立超導(dǎo)量子計(jì)算實(shí)驗(yàn)室。十多年來，這里傳出的“量子計(jì)算機(jī)的聲音”愈發(fā)響亮。浙大超導(dǎo)量子計(jì)算團(tuán)隊(duì)屢次刷新量子計(jì)算關(guān)鍵指標(biāo)的世界紀(jì)錄，取得一系列獨(dú)具優(yōu)勢的成果，支撐中國在這一國際競爭異常激烈的前沿領(lǐng)域躋身第一梯隊(duì)。
翻閱這支團(tuán)隊(duì)發(fā)表在國際頂級期刊的論文，宋超、郭秋江、王震、李賀康等幾位青年科學(xué)家的名字經(jīng)常挨著出現(xiàn)。這群90后青年構(gòu)成浙大超導(dǎo)量子計(jì)算團(tuán)隊(duì)的骨干力量，在搶占科技創(chuàng)新制高點(diǎn)的征程上，他們的青春身姿分外醒目。
一、追逐
一塊超導(dǎo)量子芯片，大小和指甲蓋相當(dāng)。顯微鏡下，芯片上的量子比特看起來只是幾顆普普通通的斑點(diǎn)，卻擁有同時處于0和1兩種狀態(tài)的“超能力”。
“作個簡單比較，一塊芯片只要300個這樣的斑點(diǎn)，就能表示比宇宙中所有原子數(shù)量還多的狀態(tài)�！彼纬f。
2017年、2019年，在量子計(jì)算專家王浩華教授帶領(lǐng)下，浙大超導(dǎo)量子計(jì)算團(tuán)隊(duì)與國內(nèi)兄弟團(tuán)隊(duì)合作，兩度刷新固態(tài)量子器件中生成糾纏態(tài)量子比特?cái)?shù)目的世界紀(jì)錄，吸引了全球同行的目光。這表明浙大團(tuán)隊(duì)無論在量子比特的操控精度上還是在芯片平臺的噪聲隔離度等指標(biāo)上，都達(dá)到了非常高的水準(zhǔn)。
登頂高原，只是起點(diǎn)�？萍及l(fā)展就像跑步，大家都在跑，不努力就要落后，這群年輕人在做的就是不斷與國際競爭者賽跑。
2020年春節(jié)假期，夜深了，浙大微納加工中心內(nèi)靜悄悄的。其他實(shí)驗(yàn)間都空空蕩蕩，只有李賀康和王震兩人仍留在光刻間里，埋頭制備超導(dǎo)量子芯片樣品。
量子芯片的工藝流程多達(dá)上百步。顯影工藝中，完美的化學(xué)反應(yīng)時間只有幾十秒，錯過了窗口期，多1秒、少1秒，樣品都可能出現(xiàn)缺陷。李賀康掐著表，注意力高度集中。倒計(jì)時快結(jié)束時，王震感覺心臟都快要從嚴(yán)嚴(yán)實(shí)實(shí)的潔凈服里跳出來了。
就在2019年底，谷歌宣布實(shí)現(xiàn)“量子優(yōu)越性”，震動科學(xué)界。“采用倒扣焊立體封裝工藝制備芯片，我們籌備已久。谷歌的成功，催動我們加快技術(shù)研發(fā)的腳步。”王震說。
這群與量子共舞的年輕人還想跑得更快些！
那是異常焦灼的一段時期。王震每天在光刻間工作十幾個小時，隨后，李賀康會過來接替他，繼續(xù)這場無休無止的戰(zhàn)斗。李賀康是一個“完全鉆在芯片里”的人，在微納加工中心走上一圈，他能滔滔不絕地講出每臺設(shè)備的參數(shù)、操作方法和優(yōu)缺點(diǎn)。
芯片樣品制成后，宋超和郭秋江共同負(fù)責(zé)在測控設(shè)備上測試它的性能。
他們再一次成功了。2021年底，“莫干1號”“天目1號”兩款超導(dǎo)量子芯片面世，其中面向通用量子計(jì)算的“天目1號”就是兩層芯片倒扣在一起立體封裝而成的�！艾F(xiàn)在全球掌握多比特量子芯片立體工藝的實(shí)驗(yàn)室大約只有十家，我們的芯片與國際同行相比毫不遜色�！崩钯R康話語中難掩驕傲。
“人工智能、新藥研發(fā)、金融等很多領(lǐng)域目前存在的發(fā)展瓶頸，都是算力受限造成的�！惫锝f，“量子計(jì)算或?qū)⒋硐乱淮淖顝?qiáng)算力，我相信它會產(chǎn)生很多顛覆當(dāng)前認(rèn)知的事物�！�
最近，他們又發(fā)表了一篇論文，公開一款全新的超導(dǎo)量子芯片，它的平均相干時間達(dá)到100微秒，是國際上同類型量子芯片的3倍以上。
創(chuàng)新的賽跑一刻不停。用“天目”和“莫干”命名超導(dǎo)量子芯片，正寄托著這群年輕人競逐量子科技最前沿的理想——天目山象征仰望未來世界的星辰大海，前行不輟；莫邪、干將的傳說，激勵他們繼續(xù)勇闖“無人區(qū)”。
二、選擇
在哪里，才能做出世界一流的成果？
這是浙大超導(dǎo)量子計(jì)算團(tuán)隊(duì)青年科學(xué)家面臨一次次選擇時，唯一考慮的問題。
如果去企業(yè)的研發(fā)部門，以他們的能力，可以獲得很高的薪水。如果選擇到國外深造后再回國，他們的待遇或許比現(xiàn)在更加優(yōu)厚�！霸诔錆M多元選擇和名利誘惑的時代環(huán)境里，這幾位年輕人不約而同地選擇留在浙大，甘坐基礎(chǔ)研究的‘冷板凳’，為實(shí)現(xiàn)高水平科技自立自強(qiáng)作貢獻(xiàn)。”浙大物理學(xué)院黨委書記顏鸝感慨地說，他們是當(dāng)代青年心懷“國之大者”、擔(dān)當(dāng)時代重任的生動寫照。
出國深造，原本在宋超的計(jì)劃之中。然而，在探索量子世界的過程中，他找到了新的方向。
2014年，宋超還是本科生時就加入了王浩華的課題組。當(dāng)時，學(xué)界出現(xiàn)了一種全新構(gòu)型的量子比特，實(shí)驗(yàn)室里沒人有測控這種量子比特的經(jīng)驗(yàn)，王浩華放手讓宋超去做這項(xiàng)前沿工作。
略顯瘦削的宋超戴著一副方框眼鏡，看上去書卷氣十足。他待在老教學(xué)樓一個狹小的房間里，在讀文獻(xiàn)、寫代碼、做實(shí)驗(yàn)的循環(huán)中度過了三個月，每天工作到深夜。測不到任何量子比特的信號，他和自己較上了勁。每天晚上11時，王浩華會打來電話，與他討論一天的進(jìn)展。
最終，當(dāng)量子比特振蕩的波形緩緩出現(xiàn)在屏幕上的時候，宋超激動地跳了起來，然后呆呆地在原地坐了很久——曲線還在有規(guī)律地跳動，那是來自另一個世界的“心電圖”。
宋超突然意識到，物理學(xué)書本里寫的事情，現(xiàn)在真的在眼前發(fā)生了，他從此多了一個感知微觀世界的觸角。那種奇妙的感覺，讓他刻骨銘心。
宋超自此承擔(dān)了更多實(shí)驗(yàn)工作。他逐漸確信了兩件事：第一，他想繼續(xù)用全部精力去探索量子世界的奧秘；第二，留在浙大，他擁有充分的可能性去實(shí)現(xiàn)這個理想，攀登量子計(jì)算的高峰。
這或許不是一條輕松的路，但這群年輕人毫不猶豫地選擇追隨初心，矢志創(chuàng)新。
王震在攻讀博士時就觀察到，身邊同學(xué)們的發(fā)展路徑都遵循著一個“標(biāo)配”：先讀博士，其間可能會走一年聯(lián)合培養(yǎng)，再留在國外讀兩年博士后，最后回國謀一份教職。本來，他也想在這樣的發(fā)展方向上走下去。
但最終他還是追隨了內(nèi)心深處的理想——用自己的研究真正帶來顛覆，改變?nèi)祟惿鐣�。“量子�?jì)算機(jī)真的可以解決許多我們從未設(shè)想過的問題，我覺得這簡直是太棒了�！痹谡愦螅谝稽c(diǎn)點(diǎn)創(chuàng)造這樣的未來。他很享受這種狀態(tài)。
郭秋江有一套自己的哲學(xué)，如果身處一個按部就班、循規(guī)蹈矩的環(huán)境中，他會感到極度不安�！叭绻趯W(xué)術(shù)上不去創(chuàng)新，不緊跟領(lǐng)域最前沿，可能過幾年，競爭力就慢慢喪失了，這不是我想要的。”平常聊天頗為靦腆的郭秋江，說出這番話時不假思索。
李賀康是被王浩華招募來浙大的。2017年，他還在中科院物理所攻讀博士，拿到了王浩華團(tuán)隊(duì)寄來的20比特量子芯片的圖紙�！爱�(dāng)時工藝還沒有完全走通，我把自己做出來的樣品寄給王老師看，他非常熱情地指導(dǎo)我，我們幾乎每天都會通三四個電話�！�
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