在中国科学技术大学的实验室里,一台名为“九章四号”的光量子计算机正以惊人的计算速度改写着科技史。这台机器在特定问题上展现出的能力,已将传统计算机远远抛在身后。作为项目核心成员之一,陆朝阳教授带领团队在这场全球量子竞赛中占据了领先位置。
量子计算的潜力早在上世纪80年代就被物理学家费曼预见。他提出,量子系统可能实现远超经典计算机的运算速度。然而,这个概念长期停留在理论阶段。直到四十年后,中国科学家才将其转化为可触摸的现实——一台能放在桌面上解决复杂数学问题的工程样机。
2014年,当美国谷歌公司投入十亿美元、集结数百名科学家计划五年内造出首台量子计算机时,31岁的陆朝阳正带领着由十几名95后研究生组成的团队,沿着不同的技术路径前行。他们选择的光子路线,源自中国科学院院士潘建伟2000年代初从欧洲带回的技术积累。
“五个光子构成的空间是32维,六个光子就变成64维。”陆朝阳解释道。2007年,团队成功实现六光子纠缠态控制,这项突破性成果登上《自然·物理学》封面,并入选当年中国科技十大进展。当时还在剑桥大学攻读博士的陆朝阳,已在国际上首次实现单电子状态的光学测量,为量子计算扫清了一个基础障碍。
2011年获得剑桥大学教职邀请后,陆朝阳却选择在博士答辩完成一周后回国,成为中科大最年轻的正教授。“在英国前五年可能更顺利,但长远来看有天花板。”他坦言,“量子信息技术关乎国家信息安全和算力,中国必须发展这项技术。”这种使命感源于他见证的国家发展历程——从学生时代到北京奥运会,中国的崛起让他充满信心。
回国后,陆朝阳团队在2012年研制出国际最高品质单光子源,2015年实现“多自由度量子隐形传态”,为构建量子计算机奠定基石。当谷歌2019年宣布53量子比特系统实现“量子霸权”时,中国团队正经历着最紧张的三十小时——参数调试的复杂性让所有人绷紧神经。
“我们称其为‘量子计算优越性’。”面对“量子霸权”这个引发争议的术语,陆朝阳选择更中性的表达,“这体现了中国文化的友好传统。”2020年12月,中国科学家在《科学》期刊发表“九章”光量子计算机成果,在计算速度等指标上超越谷歌。
这场竞赛远未结束。2023年10月,九章三号原型机将计算速度推向新高度——处理特定样本的时间,相当于最强超级计算机“前沿”需要二百亿年。如今九章四号的问世,再次刷新了人类计算能力的极限。“在光量子领域,中国是国际领跑者。”陆朝阳指出,目前只有中美加三个国家的小组达到过类似里程碑。
从五个光子到三千多个光子的控制,从基础研究到工程化应用,陆朝阳见证了量子计算从理论到现实的跨越。这位被国际同行誉为“量子鬼才”的科学家,始终保持着科研工作者的纯粹:“发现新现象、创造新技术带来的满足感,以及看到学生成长为独当一面的科学家,就是科学最大的魅力。”