成功研制62比特可編程超導量子計算原型機“祖沖之號”、實現迄今最快實時量子隨機數發生器、實現500公里量級現場無中繼光纖量子密鑰分發……最近，彰顯“上海實力”的高水平量子科技成果頻頻亮相國際頂尖期刊。
上海在量子科研主要方向上成果頻出的背后，與近年來上海在量子領域相關科研力量不斷集聚，逐步形成優勢互補、協同創新的量子研究“聯合艦隊”有著重要關聯。位于浦東秀浦路的上海量子科學研究中心(簡稱“量子中心”)，正在為這支“聯合艦隊”的日益壯大，打造世界一流的軟硬件載體。
消除“門戶之見”，建設更包容的新型研發機構
當前，以量子信息科學為代表的量子科技正在不斷形成新的科學前沿，激發革命性的科技創新，孕育對人類社會產生巨大影響的顛覆性技術。
在我國量子科技領軍人物、中國科學院院士潘建偉看來，這個過程的實現需要有各方力量的協同，更需要有戰略目標的牽引，“雖然上海量子科學研究中心掛牌成立于2019年6月，但各方科研力量聯合之勢的形成已歷經多年”。
2011年，中科院量子科學實驗衛星“墨子號”項目立項。它所提出的近乎苛刻的工程目標，在此后七八年內推動了中科院上海技術物理研究所、微小衛星創新研究院、上海光學精密機械研究所等科研機構在量子元器件方面的技術發展。同時，這些研究所深厚的技術積累，也支撐了“墨子號”科學目標最終實現。
更重要的是，在“墨子號”研發過程中，我國量子通信科研領域第一次實現了基礎研究與工程科研“你中有我、我中有你”的強強聯合。而這種良性合作關系，很快在“墨子號”上天之后的相關科研中得到了延續和發展。
上海量子科學研究中心是由中國科學院與上海市政府依托中國科技大學共建。為了更好完成量子相關科學任務，復旦大學、上海交通大學、華東師范大學等量子領域的上海科研力量，也逐步加入到這支走在世界量子科技前沿的聯合團隊中。“為消除門戶之見，中科大雖為牽頭單位，但量子中心最終在定名中隱去了‘中科大’三個字。”中國科學院院士、上海量子科學研究中心主任王建宇告訴記者，這顯示了這家新型研發機構更大的包容性，“實際上，中心聯合的量子領域科研力量早已超出了上海的范疇，擴大到了長三角乃至全國”。
最優最簡互補，各展所長發揮“1+1>2”潛能
最優、最簡、互補，是上海量子科學研究中心定下的發展原則。
量子科技發展需要的投入巨大。潘建偉表示，只要事先約定好合作規則，就不會影響各個團隊的積極性，“這就好像一爐煤球可以燒得很旺，但把煤球一個個拿出來，很快就會熄滅”。
量子中心發揮的協同創新作用有多大?今年5月，超導量子計算原型機“祖沖之號”宣布研制成功。“祖沖之號”實驗主要負責人、中科大教授朱曉波告訴記者，量子中心對超導量子計算的促進非常顯著，“有更多人可以在一起，齊心協力地高效推進研究”。
超導量子計算涉及很多高難度科學問題，包括實驗設計、仿真、制備、測試、環境實現、噪聲降低等諸多環節。比如，“祖沖之號”的處理器封裝需要用到倒裝焊技術，一聲求助，就得到了中科院上海技術物理研究所的幫助;曾承擔過“墨子號”研制的中科大教授彭承志，為“祖沖之號”帶來了“墨子號”的電子學技術和工程管理經驗;中科大教授陸朝陽在研制“九章”光量子計算原型機中發展起來的多比特量子操縱技術和驗證算法，又為“祖沖之號”提供了充分借鑒，從而推動項目更順利地完成。
“不少人也許對基礎研究和工程應用有著很深的誤解，認為兩者涇渭分明，屬于完全不同的兩個領域。”王建宇說，其實在科學前沿探索中，這兩者經常是密不可分的，“沒有工程保障研制出儀器設備，理論就難以得到驗證;缺乏科學目標的引導，工程技術研究也難以找到更高的發展方向”。
對此，中科院上海微系統與信息技術研究所尤立星教授有深切體會。在參與“九章”光量子計算原型機研制之前，他的單光子探測器效率一直徘徊在10%左右，剛接到“九章”提出的“探測效率要達到80%”的目標時，他認為是“不可能的任務”，“沒想到經過幾年的‘倒逼’，竟然真的達標了，而且還發現了更多改進空間”。
據介紹，目前量子中心還針對量子信息核心器件和設備進行了研發布局，到2030年預計可實現80%以上核心器件的自主可控。
籌建未來技術研究院，引進培養緊缺人才
在秀浦路上，一棟超過3萬平方米的實驗大樓正在建造，預計明年年底入駐啟用。根據量子中心設想，這里將建設量子科技的共性技術平臺，成為中心匯聚量子相關科研力量的堅實載體，為上海量子科技發展提供綜合性支撐。
“我們準備在這里建造一座2000平方米的空間測試實驗室，以及可以保持恒溫恒濕、防震動的特殊條件實驗室，為量子芯片、微納器件的加工、測試提供保障。”王建宇表示，這些技術平臺將有力推動長三角區域量子科研力量的聚合，“如果發展順利，量子中心能夠從目前的學術聯盟發展成為實體化學術機構，若干年后將會成為我國最核心的量子研究基地”。
科技發展，人才是關鍵。成立兩年來，量子中心已引進了十多位優秀杰出的青年人才。潘建偉認為，中心引進人才不貴多而貴精，尤其要適合中心的學科布局，“希望他們經過若干年發展，都可以成為某個科研方向上的領軍人物”。
據悉，中科大正在與量子中心和中科院在滬相關研究所協同共建未來技術學院(上海)，并設在量子中心。五年內，量子中心與中科大等聯合培養的從本科到博士階段的量子科技相關人才，規模可達千人左右。
責任編輯：Rex_01
