全球爭奪量子霸權(quán)的競賽愈發(fā)激烈，中美兩國的研究團(tuán)隊(duì)在本周出版的權(quán)威同行評議期刊《自然》上各自宣布了重大研究成果,。當(dāng)北京大學(xué)和山西大學(xué)的研究人員宣布在光量子芯片上實(shí)現(xiàn)了全球首個大規(guī)模量子糾纏簇態(tài)時,，微軟的一個研究團(tuán)隊(duì)則聲稱已創(chuàng)建了拓?fù)淞孔颖忍?，這通常被視為該技術(shù)發(fā)展的“圣杯”,。

作為當(dāng)今這場“芯片戰(zhàn)”的兩大陣營,，中美雙方在同一天宣布取得了科研突破和質(zhì)的飛躍。值得注意的是,，兩大研究團(tuán)隊(duì)在論文中所揭示實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定且無錯誤的量子比特的方法和路徑完全不同,。在兩方論文同時發(fā)表后，得到的評價也有所不同,。中方研究團(tuán)隊(duì)通過扎實(shí)的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證,，填補(bǔ)了光量子芯片關(guān)鍵技術(shù)的空白，《自然》雜志的審稿人高度評價稱,，這是“可擴(kuò)展量子信息領(lǐng)域的一個重要里程碑”,。而微軟的研究則引發(fā)了一些專家的懷疑和爭論，認(rèn)為其公布的研究內(nèi)容“操之過急”,，論文“用詞誤導(dǎo)且含糊不清”,，各方面看上去都“相當(dāng)草率”。一些權(quán)威機(jī)構(gòu)還指出其中說法缺乏證據(jù)論證,，即便是微軟研究人員自己也承認(rèn)需要進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)才能找到相關(guān)確鑿證據(jù),。

2月20日，北京大學(xué)物理學(xué)院現(xiàn)代光學(xué)研究所王劍威教授和龔旗煌教授課題組與山西大學(xué)蘇曉龍教授課題組合作,，在《自然》上發(fā)表突破性研究成果——中國科研團(tuán)隊(duì)成功實(shí)現(xiàn)全球首例基于集成光量子芯片的“連續(xù)變量”量子糾纏簇態(tài),。相關(guān)專家表示，該成果填補(bǔ)了采用連續(xù)變量編碼方式的光量子芯片關(guān)鍵技術(shù)空白，也為光量子芯片的大規(guī)模擴(kuò)展及其在量子計(jì)算,、量子網(wǎng)絡(luò)等領(lǐng)域的應(yīng)用奠定重要基礎(chǔ),。

集成光量子芯片是一種能在微納尺度上編碼、處理,、傳輸和存儲光量子信息的先進(jìn)平臺,。如何在光量子芯片上實(shí)現(xiàn)大規(guī)模量子糾纏是國際量子研究難題。量子糾纏簇態(tài)作為一種典型的多比特量子糾纏態(tài),，是量子信息科學(xué)的核心資源,，然而其確定性、大規(guī)模制備面臨巨大實(shí)驗(yàn)困難,，尤其連續(xù)變量簇態(tài)的光量子芯片的制備和驗(yàn)證技術(shù)在國際上仍屬空白,。經(jīng)多年攻關(guān)，中方研究團(tuán)隊(duì)成功攻克關(guān)鍵技術(shù)瓶頸,，創(chuàng)新性發(fā)展了連續(xù)變量光量子芯片調(diào)控,、多色相干泵浦與探測技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了確定性,、可重構(gòu)的糾纏簇態(tài)制備,，并對簇態(tài)糾纏結(jié)構(gòu)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。

研究表明,，中方利用光來生成和控制一個相互連接的量子態(tài)網(wǎng)絡(luò),，這表明在微小芯片上構(gòu)建量子網(wǎng)絡(luò)的潛力——這是邁向基于量子技術(shù)的互聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵一步，在這種互聯(lián)網(wǎng)中,，信息可以安全,、高效地共享。龔旗煌表示,，這一原創(chuàng)成果為大規(guī)模量子糾纏態(tài)的制備與操控提供了全新的技術(shù)路徑,，對推動量子計(jì)算、量子網(wǎng)絡(luò)和量子模擬等領(lǐng)域的實(shí)用化發(fā)展具有重要意義,。此前,，包括美國、歐洲和日本都曾嘗試過類似的實(shí)驗(yàn),，一位《自然》雜志審稿人如今則評價：“這項(xiàng)工作首次在光量子芯片上實(shí)現(xiàn)多比特的連續(xù)變量量子糾纏,，是可擴(kuò)展光量子信息處理的一個重要里程碑?！?/p>

與此同時,，微軟研究團(tuán)隊(duì)也在《自然》上發(fā)表了論文，宣布其新研發(fā)一款名為“馬約拉納1號”的芯片是“量子計(jì)算領(lǐng)域的一項(xiàng)突破”,。據(jù)介紹,，這種芯片采用所謂的“拓?fù)涑瑢?dǎo)體”——一種既非固體,、也非液體或氣體的材料，制取可以按比例擴(kuò)展為高性能量子計(jì)算機(jī)的構(gòu)造模塊,。微軟在其網(wǎng)站的一篇博客文章中寫道,，這項(xiàng)技術(shù)正朝著“利用數(shù)百萬個潛在量子比特協(xié)同工作，在單個芯片上解決從發(fā)現(xiàn)新藥物到革命性材料等一切無法解決之問題”的目標(biāo)邁進(jìn),。不過,，微軟的說法在科學(xué)界引發(fā)了懷疑和爭論，一些人認(rèn)為該研究團(tuán)隊(duì)過早地公布了研究成果,，有些操之過急,。一位審稿人批評這篇論文“用詞誤導(dǎo)且含糊不清”，將理論預(yù)測,、器件設(shè)計(jì)和實(shí)驗(yàn)結(jié)果“以一種相當(dāng)草率的方式”混合在一起,。當(dāng)然，也有不同意見的審稿人認(rèn)為這是一個令人驚訝的成果,。

量子比特以其對熱量和噪聲的極度敏感性而聞名,，這使得它們不穩(wěn)定且容易出錯。為此,，世界各地的研究團(tuán)隊(duì)正在采取各種方法來解決這個問題，以使量子計(jì)算成為可能,。由于采用了編織設(shè)計(jì),，拓?fù)淞孔颖忍仡A(yù)計(jì)會比傳統(tǒng)量子比特更穩(wěn)定、更準(zhǔn)確,，從而使量子計(jì)算機(jī)能夠處理遠(yuǎn)超當(dāng)前機(jī)器能力的高度復(fù)雜性問題,。來自瑞士巴塞爾大學(xué)和奧地利科學(xué)技術(shù)研究所的物理學(xué)家告訴《自然》雜志的新聞團(tuán)隊(duì)，微軟可能操之過急,，只展示了中間結(jié)果,，但沒有提供拓?fù)淞孔颖忍卮嬖诘淖C據(jù)。事實(shí)上,，微軟的研究人員也承認(rèn),，雖然他們的測量顯示出了奇異量子態(tài)的積極跡象，但尚未提供確鑿證據(jù),，還需要進(jìn)一步的實(shí)驗(yàn),。

在更廣泛的全球競爭中，谷歌也取得了突破進(jìn)展,。去年12月,，谷歌宣布在量子計(jì)算領(lǐng)域取得進(jìn)展，發(fā)布了一款名為“威洛”的芯片,。谷歌稱,，該芯片能夠在5分鐘內(nèi)完成傳統(tǒng)超級計(jì)算機(jī)即便耗盡全部時間也無法完成的計(jì)算,。而在更早之前的去年8月，谷歌發(fā)表論文宣布在量子計(jì)算領(lǐng)域取得重大突破,，僅一個星期后,，美國政府就強(qiáng)化了對中國量子計(jì)算的出口管制，與量子計(jì)算相關(guān)的一切都不許向中國出口,。

量子計(jì)算已成為全球科技競爭的戰(zhàn)略高地,，在關(guān)鍵設(shè)備的禁運(yùn)和技術(shù)封鎖下，中國科研工作者們還是以驚人的速度追趕并縮小了與國際先進(jìn)水平間的差距,，并在一些重要領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)了自主化突破,。但不可否認(rèn)的是，差距依然存在,，我們須保持清醒的認(rèn)識和緊迫感,。量子計(jì)算不僅將重塑全球信息技術(shù)的基礎(chǔ)架構(gòu)，也將對世界經(jīng)濟(jì),、國家安全戰(zhàn)略乃至人類社會的未來產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響,。世界正在為迎接一個超大算力的量子時代做準(zhǔn)備，當(dāng)技術(shù)壁壘的高墻難以撼動,，我們能做的就是扎下根來,。