最大规模光量子芯片诞生

　　相比采用“0和1”二进制计算的传统计算机，量子计算利用量子力学的特征，因量子可以“0”“1”及“两者之间”的多种状态存在而获得更大的计算力。目前，全球科技巨头都在争相研发量子计算机，希望掌握远超经典计算机的绝对计算能力。

　　金贤敏团队另辟蹊径，通过增加量子演化系统的物理维度和复杂度来提升量子态空间尺度，开发了更可行的全新量子资源。团队的最新研究包括利用飞秒激光直写技术制备大规模光量子芯片，搭建了单光子成像系统、高亮度单光子源等，整个研究过程不仅验证和实现了作为模拟量子计算强大算法内核的真正“二维空间中的量子行走”，而且创新地利用飞秒激光直写技术制备了节点数多达49×49的三维集成光量子计算芯片。未来，一旦能够制备和灵活控制的量子物理系统达到全新尺度，将可直接用于探索新物理和在特定问题上推进远超经典计算机的绝对计算能力。

　　金贤敏坦言，“光量子芯片的研发尚处于早期阶段，仍需在损耗、精度和可调控能力等各项指标，材料、工艺和混合芯片构架及与量子计算、量子通信和量子精密测量系统融合等方面开展大量研究。不过新成果带来的推动是可以预见的，更大规模的搜索、优化运筹等计算将是最直接的应用。我们现在和发达国家技术上的差距最早都是从基础前沿领域开始的，所以我们要咬住，争取超越和引领。希望未来量子信息时代到来时，我们能有自己的强劲的量子芯片。”

　　科学路上敢想敢拼

　　金贤敏曾在国际上最早开展光量子信息集成化研究的牛津大学Ian Walmsley研究组工作，2014年全职回国在上海交大组建了“光子集成与量子信息实验室”。回国前，他已获得欧洲非常好的青年人才资助计划“玛丽·居里”学者称号，可以依托牛津大学相对独立地开展研究。用金贤敏的话说，留在牛津可以“过得很舒服”了。但是，他一直觉得缺乏归属感，对回国发展充满信心。有一次因学术交流回到母校中科大，金贤敏带国际同行逛校园，“那时已经晚上九时多了，潘建伟老师和郭光灿老师的实验室都是灯火通明的，同行很惊讶，这个时间在国外估计都休闲去了。我告诉他们，为了获得更好更安静的实验条件，深夜工作通宵加班是每个实验组的常态。中国人那么拼，没理由不成功！”

　　回国前后，金贤敏花了很长时间思考，最终瞄准了三维集成光量子芯片的研发及量子信息集成化研究。但创新谈何容易，要组队伍、筹仪器、攒技术，一切都要从零开始，还要面对科学研究上的未知和不确定性，回国头3年压力很大。相对国内外科研大组的热火朝天，金贤敏最艰难的时候觉得自己的实验室特别“清冷”。他笑称“没有梯队，我每天工作十几个小时，相当于复制一个自己”。80后的金贤敏是学生们的“兄长导师”，他喜欢和学生讨论，热情风趣，但是每周组会上也会把不思考、倦怠的学生追问得很难受。他和学生谈情怀和理想，也带头干活、熬夜。

　　“冷板凳”坐了3年多终于厚积薄发，去年开始，团队在国际上首次成功完成海水量子通信实验，在光量子芯片的多层技术和集成上也实现了超越，成为少有的同时具有光量子芯片制备技术和量子信息研究背景的团队。“踏实做好技术，获得科学研究上的无限可能，最终实现实际应用。笃信天道酬勤，我们也会继续努力。”金贤敏说。 本报记者 易蓉