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郭国平:连续14个五一节都在实验室研究量子计算机

2019年05月05日 15:06 | 作者:徐海涛 | 来源:新华社
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5月1日早晨8时40分,42岁的中国科学技术大学教授郭国平像以往的13个五一节一样,踏入实验室大门。

“啾啾啾”,这是压缩机在“鸣叫”;“嗡嗡嗡”,这是真空泵在“和声”……实验室里各种仪器声汇成的“交响乐”,在他耳中特别和谐。哪个“乐手”不在状态,一听即知。

压缩机,转速正常;真空泵,指标正常;液氮、液氦,液面高度正常……说起液氦,这可是让郭国平14个五一节不能休息的“元凶”之一。量子计算的研究平台,需要零下270摄氏度左右的环境。营造这样的极低温环境,一天需要消耗20多升液氦,而液氦偏偏又很贵,100多块钱一升。

“我们有两个研究平台,也就是说,一天不干就要白扔五六千块钱。如果关掉几天再重启,要几万块钱。”郭国平说,为了不浪费科研经费,他的实验室从2005年建立到现在,基本上全年无休,两班倒24小时运行。“前五六年人少,主要是我一个人值班。后来同事、学生多了,我平时轻松一些,但是节假日要让学生回家,还是我们当老师的值班。”

检查完仪器仪表和前一天数据采集情况,郭国平开始准备芯片样品。他花了1个多小时,在长宽不到一厘米的芯片板上,焊上50根线。然后来到另一个房间里的研究平台,拆下悬在空中一米多高的圆柱形罐子,露出量子计算机的“真容”:一层一层金黄色的圆形面板,之间用柱子和密密麻麻的线束相连,像一个豪华大吊灯,又像一个多层的旋转木马。

郭国平把芯片样品放进“大吊灯”,对接芯片和仪器仪表引线,启动程序,开始测试芯片状态。

20世纪80年代,诺贝尔奖获得者理查德·费曼等人提出构想,基于两个奇特的量子特性——量子叠加和量子纠缠构建“量子计算”。相比电子计算机,量子计算机理论上运算能力将有几何级数的增长,被认为将是下一代信息革命的关键动力。

2005年,郭国平因为量子通信方面的科研成果获得中科院院长特别奖,同年获得中科大博士学位并留校工作。但是,他做出了一个一些人认为“很傻”的决定,放弃已经做得风生水起的量子通信研究,改做量子计算。

“那时候我真的被认为是‘愣头青’。量子计算当时在国内的基础近乎空白,与先发国家差距巨大,而且研究起来很花钱,又难出论文。”郭国平说,他之所以愿做“愣头青”,是因为“这个东西对国家太重要了”。

此道不孤。在导师郭光灿院士等人支持推荐下,刚刚博士毕业的郭国平组建起量子计算研究小组。

研究量子计算机是一个系统工程,从芯片设计到纳米加工、检测、数据分析、软件编程,涉及物理、微电子、机械、软件等多个学科,而他们大多从头干起。

“在实验室从切割硅基板到做出芯片,一切顺利的话,一个流程得三四天。”曾经是郭国平的学生、如今已留在实验室工作的特任研究员李海鸥说,做芯片时要在密闭的超净间里一呆十几个小时,大多数时间必须站着,经常站得腿发抖。

经过艰苦努力,郭国平的研究小组2009年在国内首次实验实现了量子霍尔效应。从2012年到2017年,他们先后实现了基于半导体的单比特、两比特、三比特量子计算。实现国内零的突破,跟上了国际先进科研机构的节奏。

虽然进步很快,但郭国平认为仍然要承认与先进机构的差距。“我们起步晚、基础差,别人经过的路甚至踏过的坑,我们也必须一一走过,才可能有技术积累。”郭国平说,要追上别人,造出真正有实用价值的量子计算机,唯有日夜兼程。

编辑:位林惠

关键词:量子 郭国平 计算机

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