前言：為了普及科學(xué)技術(shù)知識(shí)、傳播科學(xué)思想，光子盒特開啟「尋訪」專欄，帶領(lǐng)各位讀者探訪全球的量子工廠和實(shí)驗(yàn)室。

2023年5月30日下午，為期6天的“2023中關(guān)村論壇主會(huì)期”落下帷幕。

量子計(jì)算、區(qū)塊鏈、腦機(jī)接口、新能源材料——圍繞眾多前沿科技熱點(diǎn)，2023中關(guān)村論壇設(shè)立55個(gè)平行論壇、150場(chǎng)論壇活動(dòng)、吸引了來自80多個(gè)國(guó)家和地區(qū)的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)者。

作為科技創(chuàng)新高地，北京近年來在量子信息、生物醫(yī)藥、人工智能等前沿領(lǐng)域、硬科技領(lǐng)域優(yōu)勢(shì)明顯，突破不斷，成果疊出。在量子領(lǐng)域，額外引人注目的當(dāng)屬北京量子信息科學(xué)研究院——

2021年發(fā)布長(zhǎng)壽命超導(dǎo)量子比特芯片突破500微秒大關(guān)、2023年發(fā)布量子計(jì)算云平臺(tái)Quafu......連續(xù)兩次，北京量子信息科學(xué)研究院把中關(guān)村論壇選為重大成果的發(fā)布平臺(tái)。

“中關(guān)村論壇不僅推動(dòng)了量子直接通信的發(fā)展，并且推動(dòng)量子直接通信走向世界?！眱纱螀⒓诱搲谋本┝孔釉嚎蒲懈痹洪L(zhǎng)、清華大學(xué)教授龍桂魯，對(duì)論壇也生出了感情。

在北京量子信息科學(xué)研究院的實(shí)驗(yàn)室里，龍桂魯教授與研究人員正在進(jìn)行量子直接通信樣機(jī)研發(fā)。

早在2000年，清華大學(xué)教授龍桂魯就帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)提出了量子直接通信理論?！袄昧孔討B(tài)的特性，我們可以在信息傳遞時(shí)邊檢查、邊通信。暗中竊聽會(huì)引發(fā)量子態(tài)的狀態(tài)改變，對(duì)方既不能隱藏竊聽行為，也無法竊取任何信息?！饼埞痿斀忉?，量子直接通信將傳統(tǒng)保密通信的密鑰分發(fā)和密文傳輸雙信道結(jié)構(gòu)，改變?yōu)閱涡诺澜Y(jié)構(gòu)，不僅能夠感知竊聽，還能夠阻止竊聽。

不過，當(dāng)2016年龍桂魯帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)啟動(dòng)量子直接通信原理樣機(jī)的研制時(shí)，工程化實(shí)踐的短板制約凸顯出來?！案咝？蒲行F(tuán)隊(duì)的力量遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。你很難要求物理系的學(xué)生掌握電子、半導(dǎo)體、軟件編碼等技術(shù)，所以初始產(chǎn)品里藏著一些小問題，影響了優(yōu)化升級(jí)的腳步?！?/p>

這也折射出當(dāng)時(shí)北京量子研究的不足：中科院、北大、清華等高校院所爭(zhēng)相發(fā)力，但科研力量分散，資源優(yōu)勢(shì)并未有效轉(zhuǎn)化為競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。2017年12月24日，由北京市政府發(fā)起，聯(lián)合多家頂尖學(xué)術(shù)單位共同建設(shè)的北京量子信息科學(xué)研究院揭牌成立。作為北京首批新型研發(fā)機(jī)構(gòu)之一，量子院邁出了先行先試的步伐，大力引進(jìn)全球量子科技領(lǐng)域人才的同時(shí)，還組建起一支高水平工程師組成的技術(shù)保障團(tuán)隊(duì)，打造產(chǎn)學(xué)研全鏈條暢通的科研平臺(tái)。

2019年，龍桂魯以“雙聘制”形式加入量子院，擔(dān)任該院副院長(zhǎng)。在這里，財(cái)政科研經(jīng)費(fèi)實(shí)行“負(fù)面清單”，設(shè)備采購(gòu)能“一鍵下單”，研究團(tuán)隊(duì)充分感受到新機(jī)制下科研進(jìn)展的“日新月異”。隨著軟硬件工程師陸續(xù)加入團(tuán)隊(duì)，新一代樣機(jī)在設(shè)計(jì)上更加成熟。

整合資源協(xié)同創(chuàng)新，龍桂魯團(tuán)隊(duì)在量子院接連取得突破性成果：2020年成功推出世界首臺(tái)實(shí)用化量子直接通信樣機(jī)，率先實(shí)現(xiàn)10公里光纖鏈路每秒4千比特通信速率的量子保密通話；同年，通過編碼優(yōu)化，直接通信距離提升至18公里；2022年，龍桂魯團(tuán)隊(duì)和清華大學(xué)教授陸建華團(tuán)隊(duì)合作，設(shè)計(jì)出相位量子態(tài)與時(shí)間戳量子態(tài)混合編碼的新系統(tǒng)，將量子直接通信距離一舉刷新至100公里，創(chuàng)下世界紀(jì)錄。

——這意味著，依靠現(xiàn)有的成熟技術(shù)手段，城市之間已能實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的量子直接通信。

“量子技術(shù)是從基礎(chǔ)研究到應(yīng)用轉(zhuǎn)化最快的領(lǐng)域之一，量子院正是用靈活的體制機(jī)制打通了瓶頸，推動(dòng)基礎(chǔ)研究的成果向產(chǎn)品化應(yīng)用轉(zhuǎn)化?！饼埞痿斦f。

現(xiàn)在，第二代量子直接通信樣機(jī)的通信速率達(dá)到了每秒千比特的量級(jí)，能夠穩(wěn)定實(shí)現(xiàn)圖文傳輸，并且已從“一對(duì)一”通信發(fā)展到了多人“群聊”，初步構(gòu)建起了量子直接通信網(wǎng)絡(luò)。

近期，龍桂魯要把量子直接通信技術(shù)帶出實(shí)驗(yàn)室，利用已鋪設(shè)的光纖網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行測(cè)試?！拔覀円尲夹g(shù)在真實(shí)環(huán)境中接受考驗(yàn)，再做進(jìn)一步優(yōu)化?！饼埞痿旑A(yù)計(jì)，3至5年內(nèi)，量子直接通信網(wǎng)絡(luò)可能在特殊場(chǎng)合應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)接打“量子電話”、發(fā)送“量子信息”。

與龍桂魯相似，陸續(xù)加入量子院的頂尖人才紛紛感受到北京推進(jìn)前沿創(chuàng)新的加速度。2019年，長(zhǎng)期從事超導(dǎo)量子計(jì)算和量子模擬研究的于海峰入職量子院。他快速組建起具有物理、電子、計(jì)算機(jī)等不同專業(yè)背景的40余人科研團(tuán)隊(duì)，圍繞建造實(shí)用化量子計(jì)算機(jī)的總目標(biāo)發(fā)起攻關(guān)。

于海峰在實(shí)驗(yàn)室

短短幾年間，這支團(tuán)隊(duì)已經(jīng)產(chǎn)出累累碩果：加工出的超導(dǎo)量子比特相干時(shí)間突破500微秒，該結(jié)果為國(guó)際文獻(xiàn)報(bào)道的最高值；建立起整條量子芯片生產(chǎn)流水線，逐漸擺脫對(duì)進(jìn)口設(shè)備的依賴；與中科院物理所研究團(tuán)隊(duì)聯(lián)合推出的夸父量子計(jì)算云平臺(tái)，成為我國(guó)最大的量子云平臺(tái)集群……

2021年中關(guān)村論壇上，于海峰團(tuán)隊(duì)的重磅研究成果發(fā)布——長(zhǎng)壽命超導(dǎo)量子比特芯片突破500微秒大關(guān)，這是當(dāng)時(shí)國(guó)際文獻(xiàn)報(bào)道的最高值，標(biāo)志著我國(guó)量子芯片的質(zhì)量得到了階躍式提升。

2023年，北京量子信息科學(xué)研究院在2023中關(guān)村論壇開幕式正式發(fā)布quafu量子計(jì)算云平臺(tái)。

“我們一定不能在第二次量子革命中敗下陣來！”于海峰團(tuán)隊(duì)的研究計(jì)劃已經(jīng)瞄準(zhǔn)了未來十年，“可能在我們的整個(gè)職業(yè)生涯中，都不一定能看到實(shí)用級(jí)別的量子計(jì)算機(jī)出現(xiàn)，但我們信奉‘功成不必在我，但功成必定有我’，只需要往前做，堅(jiān)持做正確的事情?！?/p>

北京量子信息科學(xué)研究院超導(dǎo)量子計(jì)算實(shí)驗(yàn)室內(nèi)，研究員正在進(jìn)行科研工作。

2019年，32歲的常凱在馬克斯普朗克微結(jié)構(gòu)物理研究所完成博士后研究，雖然沒有知名頭銜，量子院依然看到了他的科研潛質(zhì)。在加入量子院并組建低維量子材料團(tuán)隊(duì)后，短短2年時(shí)間，他的研究成果就登上了《科學(xué)》雜志。“量子院對(duì)于青年科學(xué)家的科研經(jīng)費(fèi)支持力度，讓我可以完全按照自己的設(shè)想去建設(shè)世界一流的實(shí)驗(yàn)室，不必因?yàn)榻?jīng)費(fèi)問題而做出種種妥協(xié)。”常凱說。

以研發(fā)高速光纖量子密鑰系統(tǒng)而聞名的袁之良在2021年歸國(guó)，擔(dān)任量子院首席科學(xué)家。量子院對(duì)其科研支持工作的開展，以天為單位計(jì)算。從簽訂聘用合同到在崗?fù)度肟蒲?，短?個(gè)月的時(shí)間里，他所需要的科研設(shè)備論證、300平方米實(shí)驗(yàn)室改造、科研團(tuán)隊(duì)組建工作全部完成。

北京量子信息科學(xué)研究院量子密鑰分發(fā)實(shí)驗(yàn)室。

2023年3月，袁之良（2022年當(dāng)選美國(guó)光學(xué)學(xué)會(huì)會(huì)士）團(tuán)隊(duì)的實(shí)驗(yàn)室發(fā)布最新成果，在世界上首創(chuàng)開放式架構(gòu)雙場(chǎng)量子密鑰分發(fā)系統(tǒng)，完成615公里光纖量子密鑰分發(fā)實(shí)驗(yàn)。這種開放式架構(gòu)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)潔，能極大節(jié)約量子網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的建設(shè)成本，助力未來實(shí)現(xiàn)在城市間撥打“量子語(yǔ)音電話”。

新的運(yùn)行體制、新的財(cái)政支持政策、新的績(jī)效評(píng)價(jià)機(jī)制、新的知識(shí)產(chǎn)權(quán)激勵(lì)、新的固定資產(chǎn)管理方式，量子院不斷釋放創(chuàng)新活力，新的世界紀(jì)錄也在這里不斷誕生。

5年多來，量子院作為北京市首批支持建設(shè)的新型研發(fā)機(jī)構(gòu)之一，已孕育出一系列世界級(jí)科研成果。

2023年北京科技周主會(huì)場(chǎng)以“北京新征程”為主線，從“自立自強(qiáng)”、“踔厲奮發(fā)”、“勇毅前行”三個(gè)維度，以“征途”的道路形式呈現(xiàn)。其中量子信息展區(qū)，展示了北京市全力推進(jìn)量子信息技術(shù)占先的階段性重大成果。

打破科研單位之間、學(xué)科之間、科研與產(chǎn)業(yè)之間的“三堵墻”，新型研發(fā)機(jī)構(gòu)以開放創(chuàng)新的大膽探索，集聚全國(guó)乃至全球頂尖人才的聰明智慧，在重大基礎(chǔ)前沿科學(xué)研究、關(guān)鍵核心技術(shù)攻關(guān)方面接連取得突破性進(jìn)展。

“不完全像大學(xué)、不完全像科研院所、不完全像企業(yè)，不完全像事業(yè)單位”，不少科研人員將新型研發(fā)機(jī)構(gòu)親切地稱為“四不像”單位。正是這種“四不像”的探索，打破了基礎(chǔ)研究與產(chǎn)業(yè)的隔膜，成功激發(fā)和凝聚科學(xué)家精神，讓北京原始創(chuàng)新和前沿探索呈現(xiàn)出“千里馬”競(jìng)相奔騰的蓬勃生機(jī)。

參考鏈接：

[1]https://mp.weixin.qq.com/s/0bwfym1FGepBuAfVGoFPzQ

[2]https://mp.weixin.qq.com/s/tf_z70UE6JNS4Gi2kbf3EQ

[3]http://www.baqis.ac.cn/about/

[4]https://mp.weixin.qq.com/s/nujNhbbWqLUkDuuL9vQn-g

[5]https://mp.weixin.qq.com/s/vMq0YxOgG7gAqEmTeisTtA

[6]https://mp.weixin.qq.com/s/Jv6WOxzT2_j4DXG_eZwg7A

[7]https://mp.weixin.qq.com/s/Oig4-opPKhhGG3l9r5oNYw文章來源地址http://www.zghlxwxcb.cn/news/detail-474796.html

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