2月18日，北京大学博士研究生、论文第一作者贾新宇展(zhan)示集成光量子芯片（受访者供图）。 新华社发

中方攻克难关，取得“重要里程碑”

2月20日，北京大学物理学院现代光学研究所王剑(jian)威教授和龚旗煌教授课题组与山西大学苏晓龙教授课题组合作，在《自然》上发表突破性(xing)研究成果——中国(guo)科研团队成功实现全球首例基于集成光量子芯片的“连(lian)续变量”量子纠缠簇态。相关专家表示，该成果填补了采用连(lian)续变量编码方式的光量子芯片关键技术空白，也为光量子芯片的大规(gui)模扩展(zhan)及其在量子计(ji)算、量子网络等领(ling)域的应用奠定重要基础。

集成光量子芯片是一种能在微(wei)纳尺度上编码、处理、传输和存储光量子信息的先进平台。如何在光量子芯片上实现大规(gui)模量子纠缠是国(guo)际量子研究难题。量子纠缠簇态作为一种典型的多比特量子纠缠态，是量子信息科学的核心资源，然而其确定性(xing)、大规(gui)模制(zhi)备面临巨大实验困难，尤其连(lian)续变量簇态的光量子芯片的制(zhi)备和验证技术在国(guo)际上仍属空白。

经多年攻关，中方研究团队成功攻克关键技术瓶颈，创新性(xing)发展(zhan)了连(lian)续变量光量子芯片调控、多色相干泵浦(pu)与探测(ce)技术，实现了确定性(xing)、可重构的纠缠簇态制(zhi)备，并对簇态纠缠结构进行实验验证。

《南华早报》指出，中方研究利(li)用光来生成和控制(zhi)一个相互连(lian)接的量子态网络，这表明在微(wei)小芯片上构建量子网络的潜力——这是迈向基于量子技术的互联(lian)网的关键一步，在这种互联(lian)网中，信息可以安(an)全、高效地共(gong)享。

“这是我国(guo)科学家在集成光量子芯片技术领(ling)域取得的新突破。”龚旗煌表示，这一原创成果为大规(gui)模量子纠缠态的制(zhi)备与操控提供了全新的技术路径，对推动量子计(ji)算、量子网络和量子模拟等领(ling)域的实用化发展(zhan)具有重要意义。

此前，包括(kuo)美国(guo)、欧洲和日本都曾尝(chang)试过类(lei)似的实验，而一位《自然》杂志审稿人如今则评价：“这项工作首次在光量子芯片上实现多比特的连(lian)续变量量子纠缠，是可扩展(zhan)光量子信息处理的一个重要里程碑。”

基于集成频率梳微(wei)腔的连(lian)续变量纠缠簇态制(zhi)备、调控与探测(ce)原理与方案图 北京大学物理学院现代光学研究所

微(wei)软高调宣布，学界：操之过急、草率

与此同时，微(wei)软研究团队也在《自然》上发表了论文，宣布其新研发一款名为“马约拉纳1号”（Majorana 1）的芯片是“量子计(ji)算领(ling)域的一项突破”。

据介绍，这种芯片采用所谓的“拓扑超导体”——一种既非固体、也非液体或气体的材料，制(zhi)取可以按(an)比例扩展(zhan)为高性(xing)能量子计(ji)算机的构造模块。

微(wei)软公司在其网站(zhan)的一篇博客文章中写道(dao)，这项技术正朝着“利(li)用数(shu)百万(wan)个潜在量子比特协同工作，在单个芯片上解决从发现新药物到革命性(xing)材料等一切(qie)无法解决之问题”的目标迈进。也就是说(shuo)，微(wei)软方面称，可以将其开发的这种芯片按(an)比例扩展(zhan)，从而使之包含100万(wan)个量子比特，但并未说(shuo)明这项工作需要多长时间。

不过，微(wei)软的说(shuo)法在科学界也引发了怀疑和争论，一些人认为，该研究团队过早地公布了研究成果，有些操之过急。

一位审稿人批评这篇论文“用词误(wu)导且含糊(hu)不清”，将理论预测(ce)、器(qi)件设计(ji)和实验结果“以一种相当草率的方式”混合在了一起。当然，也有不同意见(jian)的审稿人写道(dao)：“我不同意审稿人的观点，认为这不是坚(jian)实的成果。我仍然觉得，能做到这一点真是太令人惊讶了。”

缺证据、存缺陷，微(wei)软已遭(zao)受重大打击(ji)

《南华早报》介绍，量子比特以其对热(re)量和噪声的极度敏感性(xing)而闻名，这使得它们不稳定且容易出错。为此，世界各地的研究团队正在采取各种方法来解决这个问题，以使量子计(ji)算成为可能。

由于采用了编织设计(ji)，拓扑量子比特预计(ji)会(hui)比传统量子比特更稳定、更准确，从而使量子计(ji)算机能够(gou)处理远(yuan)超当前机器(qi)能力的高度复(fu)杂性(xing)问题。

微(wei)软研发的“马约拉纳1号”（Majorana 1）芯片 微(wei)软网站(zhan)

来自瑞(rui)士巴塞尔大学和奥地利(li)科学技术研究所（ISTA）的物理学家告诉《自然》杂志的新闻团队，微(wei)软可能操之过急，只展(zhan)示了中间结果，但没有提供拓扑量子比特存在的证据。

事实上，微(wei)软的研究人员也承认，虽然他们的测(ce)量显示出了奇异量子态的积极迹象，但尚(shang)未提供确凿证据，还需要进一步的实验。

微(wei)软方面的这番(fan)承认，其实正是在它们此前遭(zao)遇过挫折的背景下作出的。2018年，微(wei)软资助的一家荷兰实验室同样在《自然》上发表了一篇论文，后来因数(shu)据分析存在缺陷而被正式撤回，这对于微(wei)软的量子战略而说(shuo)可谓一个重大打击(ji)。

中美量子竞(jing)赛，未来更加激烈

《南华早报》称，就在微(wei)软团队将量子计(ji)算的希望(wang)寄托在拓扑量子比特上时，中国(guo)的研究人员在设计(ji)芯片时则采取了截然不同的方法。

中方研制(zhi)的芯片比微(wei)软的芯片更小，并且使用了在室温下运(yun)行的基于光子的技术。相比之下，“马约拉纳1号”芯片依赖于超导材料，而这些材料需要在极低温度下才(cai)能工作。

报道(dao)指出，在更广泛的全球竞(jing)争中，谷歌也取得了突破进展(zhan)。去年12月，谷歌宣布在量子计(ji)算领(ling)域取得进展(zhan)，发布了一款名为“威洛”（Willow）的芯片。谷歌称，该芯片能够(gou)在5分钟内完成传统超级计(ji)算机即便耗(hao)尽(jin)全部时间也无法完成的计(ji)算。

而在更早之前的去年8月，谷歌发表论文宣布在量子计(ji)算领(ling)域取得重大突破，仅一个星期后，美国(guo)政府就强化了对中国(guo)量子计(ji)算的出口管制(zhi)，与量子计(ji)算相关的一切(qie)——从设备、组件、材料到软件和技术——都不许向中国(guo)出口。

2月18日，北京大学王剑(jian)威教授（前排坐者）与团队成员在北大实验室展(zhan)示硅基光量子芯片晶(jing)圆（受访者供图）。 新华社发

观察者网《好评》栏目此前就指出，，在关键设备的禁运(yun)和技术的重重封锁下，中国(guo)科研工作者们还是以惊人的速度追赶并缩小了与国(guo)际先进水(shui)平间的差距(ju)，并在一些重要领(ling)域实现了自主化突破。

但不可否认的是，差距(ju)依然存在，我们须保持清醒的认识和紧迫感。量子计(ji)算不仅将重塑全球信息技术的基础架构，也将对世界经济、国(guo)家安(an)全战略乃至人类(lei)社会(hui)的未来产生深远(yuan)的影响。世界正在为迎接一个超大算力的量子时代做准备，当技术壁垒的高墙难以撼动，我们能做的就是扎下根来。

“在量子技术领(ling)域，中国(guo)的存在感显著上升。”日经中文网去年11月21日报道(dao)称，从可实现超高速计(ji)算的“量子计(ji)算机”公开专利(li)数(shu)量来看，中国(guo)已超越美国(guo)，位居第一。

报道(dao)称，中国(guo)在量子科技的实际应用领(ling)域也领(ling)先于其他国(guo)家。通过“墨子”号量子通信卫星的中介，中国(guo)建成了一条从北京经由合肥再到上海全长2000多公里的量子通信干线。

根据美国(guo)波士顿咨询集团的预测(ce)，量子计(ji)算机将在2040年前催生4500亿(yi)至8500亿(yi)美元的经济效益。考虑到广阔的市场前景和维护国(guo)家安(an)全的需要，中美在官方、民间和学术领(ling)域的主导权之争未来还将更加激烈。

来源| 观察者网