全球爭(zhēng)奪量子霸權(quán)的競(jìng)賽愈發(fā)激烈，中美兩國(guó)的研究團(tuán)隊(duì)在本周出版的權(quán)威同行評(píng)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(gè)大規(guī)模量子糾纏簇態(tài)時(shí)，微軟的一個(gè)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(chǎng)“芯片戰(zhàn)”的兩大陣營(yíng),，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(wú)錯(cuò)誤的量子比特的方法和路徑完全不同,。在兩方論文同時(shí)發(fā)表后,，得到的評(píng)價(jià)也有所不同。中方研究團(tuán)隊(duì)通過(guò)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(píng)價(jià)稱，這是“可擴(kuò)展量子信息領(lǐng)域的一個(gè)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(zhēng)論,，認(rèn)為其公布的研究?jī)?nèi)容“操之過(guò)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(shuō)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(guó)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(chǔ)光量子信息的先進(jìn)平臺(tái),。如何在光量子芯片上實(shí)現(xiàn)大規(guī)模量子糾纏是國(guó)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(guó)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(cè)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(duì)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(lái)生成和控制一個(gè)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(duì)推動(dòng)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(guó)、歐洲和日本都曾嘗試過(guò)類似的實(shí)驗(yàn),，一位《自然》雜志審稿人如今則評(píng)價(jià)：“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(gè)重要里程碑,。”

與此同時(shí),，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(hào)”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(wàn)個(gè)潛在量子比特協(xié)同工作，在單個(gè)芯片上解決從發(fā)現(xiàn)新藥物到革命性材料等一切無(wú)法解決之問題”的目標(biāo)邁進(jìn),。不過(guò),，微軟的說(shuō)法在科學(xué)界引發(fā)了懷疑和爭(zhēng)論，一些人認(rèn)為該研究團(tuán)隊(duì)過(guò)早地公布了研究成果,，有些操之過(guò)急,。一位審稿人批評(píng)這篇論文“用詞誤導(dǎo)且含糊不清”，將理論預(yù)測(cè),、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(gè)令人驚訝的成果,。

量子比特以其對(duì)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(cuò)。為此,，世界各地的研究團(tuán)隊(duì)正在采取各種方法來(lái)解決這個(gè)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(huì)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(lái)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(guò)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(cè)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(jìng)爭(zhēng)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(jí)計(jì)算機(jī)即便耗盡全部時(shí)間也無(wú)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(gè)星期后,，美國(guó)政府就強(qiáng)化了對(duì)中國(guó)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(guó)出口。

量子計(jì)算已成為全球科技競(jìng)爭(zhēng)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(guó)科研工作者們還是以驚人的速度追趕并縮小了與國(guó)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(shí)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(duì)世界經(jīng)濟(jì)、國(guó)家安全戰(zhàn)略乃至人類社會(huì)的未來(lái)產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響,。世界正在為迎接一個(gè)超大算力的量子時(shí)代做準(zhǔn)備，當(dāng)技術(shù)壁壘的高墻難以撼動(dòng),，我們能做的就是扎下根來(lái),。