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

中方攻克(ke)难关，取得“重要里程(cheng)碑”

2月20日，北京(jing)大学物理学院(yuan)现代光学研究所王(wang)剑威(wei)教授和龚(gong)旗煌(huang)教授课题(ti)组与山西(xi)大学苏晓龙教授课题(ti)组合作，在《自(zi)然》上(shang)发表突破性研究成果——中国科研团队成功实现全球首例基于集成光量(liang)子芯片的“连续变量(liang)”量(liang)子纠缠簇态。相关专家表示，该成果填补了采用连续变量(liang)编码方式的光量(liang)子芯片关键技(ji)术空白，也为光量(liang)子芯片的大规模扩展及其在量(liang)子计算、量(liang)子网络(luo)等领域的应用奠定重要基础。

集成光量(liang)子芯片是一种能在微纳尺(chi)度上(shang)编码、处(chu)理、传输(shu)和存(cun)储光量(liang)子信息的先进平台。如何在光量(liang)子芯片上(shang)实现大规模量(liang)子纠缠是国际量(liang)子研究难题(ti)。量(liang)子纠缠簇态作为一种典型的多比特量(liang)子纠缠态，是量(liang)子信息科学的核心资源，然而其确定性、大规模制备面(mian)临巨大实验困难，尤其连续变量(liang)簇态的光量(liang)子芯片的制备和验证技(ji)术在国际上(shang)仍属空白。

经多年攻关，中方研究团队成功攻克(ke)关键技(ji)术瓶颈，创新性发展了连续变量(liang)光量(liang)子芯片调控、多色相干泵浦与探测技(ji)术，实现了确定性、可重构(gou)的纠缠簇态制备，并对簇态纠缠结构(gou)进行(xing)实验验证。

《南华早(zao)报》指出，中方研究利用光来生成和控制一个相互连接的量(liang)子态网络(luo)，这表明在微小芯片上(shang)构(gou)建量(liang)子网络(luo)的潜力——这是迈向(xiang)基于量(liang)子技(ji)术的互联网的关键一步，在这种互联网中，信息可以安全、高效地共(gong)享(xiang)。

“这是我(wo)国科学家在集成光量(liang)子芯片技(ji)术领域取得的新突破。”龚(gong)旗煌(huang)表示，这一原(yuan)创成果为大规模量(liang)子纠缠态的制备与操控提供了全新的技(ji)术路径，对推动量(liang)子计算、量(liang)子网络(luo)和量(liang)子模拟等领域的实用化发展具有重要意义。

此前，包括美国、欧洲和日本都曾尝试(shi)过类(lei)似的实验，而一位《自(zi)然》杂志审稿人如今则评价：“这项工作首次在光量(liang)子芯片上(shang)实现多比特的连续变量(liang)量(liang)子纠缠，是可扩展光量(liang)子信息处(chu)理的一个重要里程(cheng)碑。”

基于集成频率梳微腔的连续变量(liang)纠缠簇态制备、调控与探测原(yuan)理与方案图(tu) 北京(jing)大学物理学院(yuan)现代光学研究所

微软高调宣布，学界：操之过急、草率

与此同时，微软研究团队也在《自(zi)然》上(shang)发表了论文，宣布其新研发一款名为“马(ma)约拉纳1号”（Majorana 1）的芯片是“量(liang)子计算领域的一项突破”。

据介绍(shao)，这种芯片采用所谓的“拓扑超导体”——一种既非固(gu)体、也非液体或(huo)气体的材料，制取可以按比例扩展为高性能量(liang)子计算机的构(gou)造模块。

微软公司在其网站的一篇博客文章中写道，这项技(ji)术正朝着“利用数(shu)百万个潜在量(liang)子比特协同工作，在单个芯片上(shang)解(jie)决从发现新药物到革命性材料等一切无法解(jie)决之问题(ti)”的目标迈进。也就是说，微软方面(mian)称，可以将其开发的这种芯片按比例扩展，从而使之包含100万个量(liang)子比特，但并未说明这项工作需要多长时间。

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

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

缺证据、存(cun)缺陷，微软已遭受重大打击

《南华早(zao)报》介绍(shao)，量(liang)子比特以其对热量(liang)和噪声的极(ji)度敏感性而闻名，这使得它们(men)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(jie)决这个问题(ti)，以使量(liang)子计算成为可能。

由于采用了编织设计，拓扑量(liang)子比特预计会比传统量(liang)子比特更稳定、更准确，从而使量(liang)子计算机能够处(chu)理远超当前机器能力的高度复杂性问题(ti)。

微软研发的“马(ma)约拉纳1号”（Majorana 1）芯片 微软网站

来自(zi)瑞士巴塞(sai)尔(er)大学和奥地利科学技(ji)术研究所（ISTA）的物理学家告诉《自(zi)然》杂志的新闻团队，微软可能操之过急，只展示了中间结果，但没有提供拓扑量(liang)子比特存(cun)在的证据。

事实上(shang)，微软的研究人员也承认，虽然他们(men)的测量(liang)显示出了奇异量(liang)子态的积极(ji)迹象，但尚未提供确凿(zao)证据，还需要进一步的实验。

微软方面(mian)的这番承认，其实正是在它们(men)此前遭遇过挫折的背景下作出的。2018年，微软资助的一家荷兰实验室同样(yang)在《自(zi)然》上(shang)发表了一篇论文，后来因数(shu)据分析存(cun)在缺陷而被正式撤回，这对于微软的量(liang)子战略而说可谓一个重大打击。

中美量(liang)子竞赛，未来更加激烈(lie)

《南华早(zao)报》称，就在微软团队将量(liang)子计算的希望寄托(tuo)在拓扑量(liang)子比特上(shang)时，中国的研究人员在设计芯片时则采取了截(jie)然不同的方法。

中方研制的芯片比微软的芯片更小，并且使用了在室温下运行(xing)的基于光子的技(ji)术。相比之下，“马(ma)约拉纳1号”芯片依赖于超导材料，而这些材料需要在极(ji)低(di)温度下才能工作。

报道指出，在更广(guang)泛的全球竞争中，谷歌也取得了突破进展。去年12月，谷歌宣布在量(liang)子计算领域取得进展，发布了一款名为“威(wei)洛(luo)”（Willow）的芯片。谷歌称，该芯片能够在5分钟内完成传统超级计算机即便耗(hao)尽全部时间也无法完成的计算。

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

2月18日，北京(jing)大学王(wang)剑威(wei)教授（前排坐者）与团队成员在北大实验室展示硅基光量(liang)子芯片晶(jing)圆（受访者供图(tu)）。 新华社发

观察者网《好评》栏(lan)目此前就指出，，在关键设备的禁运和技(ji)术的重重封锁下，中国科研工作者们(men)还是以惊人的速(su)度追赶并缩小了与国际先进水平间的差距，并在一些重要领域实现了自(zi)主化突破。

但不可否认的是，差距依然存(cun)在，我(wo)们(men)须(xu)保持清醒的认识和紧迫感。量(liang)子计算不仅将重塑全球信息技(ji)术的基础架构(gou)，也将对世界经济、国家安全战略乃至人类(lei)社会的未来产(chan)生深远的影响。世界正在为迎接一个超大算力的量(liang)子时代做准备，当技(ji)术壁垒的高墙难以撼动，我(wo)们(men)能做的就是扎(zha)下根来。

“在量(liang)子技(ji)术领域，中国的存(cun)在感显著上(shang)升。”日经中文网去年11月21日报道称，从可实现超高速(su)计算的“量(liang)子计算机”公开专利数(shu)量(liang)来看(kan)，中国已超越美国，位居第一。

报道称，中国在量(liang)子科技(ji)的实际应用领域也领先于其他国家。通过“墨子”号量(liang)子通信卫星的中介，中国建成了一条从北京(jing)经由合肥再到上(shang)海(hai)全长2000多公里的量(liang)子通信干线(xian)。

根据美国波士顿咨(zi)询集团的预测，量(liang)子计算机将在2040年前催(cui)生4500亿至8500亿美元的经济效益。考(kao)虑到广(guang)阔(kuo)的市场前景和维护国家安全的需要，中美在官方、民间和学术领域的主导权之争未来还将更加激烈(lie)。

来源| 观察者网