“半导体量子芯片”首席科学家郭国平:为中国“量子算力”奋斗

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  “本源创立之初就是肩负国家使命和个人的情怀理想。我们希望在量子计算上,能够为国家抢到足够多的核心专利,让中国能够在全球量子计算科研领域占有一席之地,能够紧跟国际领先的科技步伐。”郭国平说。
  公司初创期间,资金匮乏时,郭国平卖掉自己的一套房子保住公司;公司走上正轨后,郭国平名下股份估值近亿元人民币,他将这些股份无偿分给研发团队的年轻人。
  如同一颗磁石,本源吸引来了投资,更吸引了一批与张辉一样的量子专业毕业生回归。团队从2017年的10余人,到如今的上百人,研发人员占比超过75%,研究生学历人才超40%。
  “人才是本源量子最大的优势,也是量子计算领域最重要的资源。量子力学有两个概念叫‘纠缠’和‘相干’,我跟学生说,你们现在散落在全球各个地方,有一天我们会‘再纠缠,永相干’,希望你们都能‘若有战,召必回’。”郭国平说。
  目前,量子计算正在经历早期应用飞速发展的阶段,在本源量子成立三年的时间里,郭国平感受到,人们对量子计算的兴趣愈发浓厚。去年9月,在郭国平带领下,团队自主研发六比特超导量子计算云平台正式上线,全球用户可以在线体验来自中国的量子计算服务。

现在没有真正意义上的量子计算机

  量子计算突破了摩尔定律?对此,郭国平认为摩尔定律是一个经济学定律,而且描述的是集成电路的一个发展规律。量子不是靠硬件上的叠加或者是并行来实现的,所以它们不是同一个东西。当然量子里面也会有它自身的一些定律。
  在他看来,“量子计算之所以神奇,或者说我之所以认为它是一门学科,是源于它的物理学基础,即量子态的特性。以一个比特为例,在量子里面,这一个比特可以处于0和1任意比例叠加的状态,相位也是可以调控的状态。在经典计算的一个比特中,它只能够处于0或者是1。而在量子里面,一个比特可以有一半的机率是0,另外一半的机率是1。这也是可以把量子的原理和薛定谔的猫联系在一起的原因。量子力学、量子计算的优越性,在于量子叠加的状态。量子纠缠其实也是多比特的量子态叠加的结果,量子叠加才是根本性质。”
  郭国平认为,现在没有真正意义上的量子计算机。在经典计算机里面,我们大多数讨论的是物理比特,但是真正的量子计算机实际上是逻辑比特。逻辑比特跟物理比特的差距就是,物理比特是会有错误率的,比如说万分之一,甚至是千分之一。用一个或多个物理比特编码才能够形成真正的比特,也就是逻辑比特。所以从这个概念来看,目前无论是国内、国外,他们做的基本上还是停留在物理比特的阶段,当然现在已经在尝试逻辑比特。所以,我们说,现在还没有真正的量子计算机。

永不言弃


  切割硅基板、在长宽不到一厘米的芯片板上焊线、芯片样品检测分析……出自郭国平团队之手的第一代超导量子芯片被命名为“夸父”。逐梦的故事每天都在上演。
  这几年,哪怕是节假日,郭国平不是在实验室,就是在去往實验室的路上。在他看来,如今每一分每一秒都弥足珍贵。目前,世界多国在研制量子计算机,这是一条无形的赛道,都在朝着实现通用型量子计算机的目标努力。

  量子计算机目前遇到的问题除了制造上的难度,还在于现在人们为量子计算机编写的应用程序太少。郭国平认为,持续为量子计算机设计算法、编写程序,是推动量子计算机广泛应用的一个不可或缺的因素。因此,本源量子提供“应用定制服务”,为各行业的应用进行“量子赋能”。
  “我们提供的定制化应用可以在任何量子计算机上运行,一旦量子计算机生产成功,各行业就可立即将应用对接,享受量子计算机带来的强大计算能力。”郭国平说,本源量子计划与学术界、产业界等合作,培育一批面向各行业的量子计算时代的量子软、硬件开发者,共同建立和拓展量子计算产业生态圈。
  合力,此时显得尤为迫切。郭国平觉得,量子计算机的研发,需要多种不同学科、不同产业方向的融合协作,全社会的共同努力。只有越来越多不同行业的企业加入研发,才能让量子计算有更多应用场景,从而极大地推动量子计算机的研制效率。基于这一初衷,本源量子构建了量子计算产业联盟,与金融、生物制药、化学材料、人工智能等产业开展合作。
  “我相信,量子计算最终可以服务于我们的衣、食、住、行、医。”谈及未来,郭国平眼里有光:量子计算能够扩展科学界对分子结构和特性进行模拟的能力,有望为新一代药物和疫苗研发、新材料的设计、智能制造等模拟设计提供更强大的工具。
  目前,他们已在研发下一代超导量子芯片与量子计算机控制系统,预计今年推出第二代20比特的“悟源”超导量子计算机,未来两年内实现50比特到100比特的量子计算机。
  “我们目前取得的成绩,只是‘万里长征’走出的一小步。”郭国平说。“但是,正如蒸汽机第一次被装在马车上,谁能想到它孕育着改变世界的力量。”
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