“量子鬼才”陸朝陽

2020 年12 月4 日，中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)團(tuán)隊(duì)構(gòu)建了一臺(tái)76個(gè)光子100 個(gè)模式的量子計(jì)算機(jī)“九章”，它處理“高斯玻色取樣”的速度比目前最快的超級(jí)計(jì)算機(jī)“富岳”快一百萬億倍。也就是說，超級(jí)計(jì)算機(jī)需要一億年完成的任務(wù)，“九章”只需一分鐘。同時(shí)，“九章”也等效地比谷歌2019 年發(fā)布的53 個(gè)超導(dǎo)比特量子計(jì)算機(jī)原型機(jī)“懸鈴木”快一百億倍。

這意味著，中國科學(xué)家第一次實(shí)現(xiàn)“量子霸權(quán)”。

而實(shí)現(xiàn)量子霸權(quán)的團(tuán)隊(duì)領(lǐng)頭人，除了廣為人知的中國“量子之父”潘建偉，還有他被稱為“量子鬼才”的學(xué)生陸朝陽。

很多人對(duì)陸朝陽比較陌生，但在量子領(lǐng)域，這個(gè)年僅37 歲的年輕人早已是“傳奇”般的存在。2020 年， 他先是被美國光學(xué)學(xué)會(huì)授予2020 年度阿道夫隆獎(jiǎng)?wù)?；接著，他又?jǐn)孬@國際上第一個(gè)以量子計(jì)算命名的重量級(jí)獎(jiǎng)項(xiàng)——2021 年度羅夫·蘭道爾和查爾斯·本內(nèi)特量子計(jì)算獎(jiǎng)。這是中國人第一次摘得這項(xiàng)大獎(jiǎng)的桂冠。

人生轉(zhuǎn)折

撇開2020 年的高光表現(xiàn)，陸朝陽的故事早已在國際量子界家喻戶曉，他曾在潘建偉帶領(lǐng)下參與研發(fā)出世界上第一臺(tái)光量子計(jì)算機(jī)，西方權(quán)威科學(xué)媒體贊譽(yù)他是“操縱光子的中國巫師”。然而，我們看到的則是當(dāng)今中國跨越式發(fā)展給他帶來的人生轉(zhuǎn)折。

1982 年出生的陸朝陽， 最初十分平凡，他是浙江東陽畫水鎮(zhèn)陸秀村人。以這個(gè)普通的村莊為起點(diǎn)，他憑借勤奮苦讀，走出了山村，走出了鄉(xiāng)鎮(zhèn)，走向重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)學(xué)校東陽中學(xué)。

接著他蛻變成了一個(gè)“ 學(xué)霸”，連續(xù)獲得王惕吾一等獎(jiǎng)學(xué)金和嚴(yán)濟(jì)慈獎(jiǎng)學(xué)金。也是在東陽中學(xué)，他遇到了中國量子領(lǐng)域的傳奇人物——潘建偉。

潘建偉被稱為“ 中國量子力學(xué)之父”，當(dāng)年，他回到母校東陽中學(xué)，做光量子方面的科普?qǐng)?bào)告。

當(dāng)時(shí)， 光量子學(xué)在國際尚屬新領(lǐng)域，因?yàn)槠浒l(fā)生的一些效應(yīng)，所發(fā)生的物理尺度是非常微小的，是我們?nèi)粘Ｉ钪幸姷降念^發(fā)絲的幾千萬分之一大小。在當(dāng)年，這樣全新的一個(gè)微觀世界，絕大多數(shù)中國人聞所未聞。

而16 歲的陸朝陽，在臺(tái)下聽完潘教授的報(bào)告后，登時(shí)被神秘詭譎的量子世界所吸引，他決定以此作為發(fā)展方向。

沒想到的是，這個(gè)決定讓未來的中國量子領(lǐng)域，多了一個(gè)屬于“陸朝陽”的故事；陸朝陽更沒想到，自己和潘教授的緣分，才剛剛開始……

18 歲， 陸朝陽順利考入中國科技大學(xué)物理系，畢業(yè)后直接被保送到國家實(shí)驗(yàn)室，而他的導(dǎo)師正是潘建偉。

驚艷世界

作為潘教授的大弟子，陸朝陽被寄予厚望，給他的科研任務(wù)也極為重要艱難——他要負(fù)責(zé)重建光學(xué)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，并且將其升級(jí)到具備操縱六光子糾纏的能力。

要知道， 六光子糾纏的操縱，數(shù)十年來在國際上還沒人實(shí)現(xiàn)過。陸朝陽回憶說：“為了完成這項(xiàng)任務(wù)，我基本上每天在實(shí)驗(yàn)室待到晚上11 點(diǎn)之后，寒假的時(shí)候做完實(shí)驗(yàn)，外面下了很厚的雪，我就一個(gè)人踏著積雪，從東區(qū)實(shí)驗(yàn)室走到西區(qū)宿舍?！?/p>

那一年，他犧牲了所有的雙休日和節(jié)假日，包括春節(jié)假期，一門心思拼命地做試驗(yàn)。因?yàn)槭堑谝淮巫隹蒲?，其中遇到的困難無法言說，曾在長(zhǎng)達(dá)幾個(gè)月的時(shí)間里，他遲遲無法將實(shí)驗(yàn)推進(jìn)到下一步，最艱難的時(shí)候，他差點(diǎn)要放棄用新判據(jù)來證明結(jié)論。是潘建偉的鼓勵(lì)，讓他重新振作，就這樣一點(diǎn)點(diǎn)在實(shí)驗(yàn)室里搭建和調(diào)試裝置，一道道克服難題。

在這樣“拼命三郎”般的努力下，陸朝陽交出的答卷驚艷了全世界：他不僅成功制備了六光子糾纏態(tài)，還在國際上第一次實(shí)驗(yàn)了對(duì)六光子糾纏的操縱，直接刷新了多光子糾纏和光學(xué)量子計(jì)算領(lǐng)域的兩項(xiàng)世界紀(jì)錄。

這一年，他只有24 歲，但卻在國際上為中國的量子領(lǐng)域奪得一席之地。

在這之后，陸朝陽成為在量子世界里打怪升級(jí)的超級(jí)玩家。

25 歲，他進(jìn)入英國劍橋大學(xué)卡文迪許實(shí)驗(yàn)室，進(jìn)行固態(tài)量子光學(xué)的深造。短短三年內(nèi)，他就完成了博士論文和答辯。

此后，這位驚才絕艷的少年，一路在國際“過關(guān)斬將”，為中國贏得一次次科研尊榮。

在與團(tuán)隊(duì)密切合作下，他四次刷新光子糾纏的世界紀(jì)錄，在世界上第一次實(shí)現(xiàn)單光子多自由度量子隱形傳態(tài)，并在全球第一次開創(chuàng)量子點(diǎn)脈沖共振熒光技術(shù)。

英國著名學(xué)術(shù)期刊《自然》評(píng)選陸朝陽是十位中國“科學(xué)之星”之一；美國光學(xué)學(xué)會(huì)聘陸朝陽為學(xué)會(huì)會(huì)士；歐洲物理學(xué)會(huì)菲涅爾獎(jiǎng)，以19 世紀(jì)最偉大的光學(xué)家菲涅爾命名，是量子電子學(xué)和量子光學(xué)領(lǐng)域給青年科學(xué)家的最高榮譽(yù)，而2017 年陸朝陽摘得桂冠！

獲得該獎(jiǎng)的第一位中國人正是他的老師潘建偉。

預(yù)見未來

在完成劍橋大學(xué)博士學(xué)業(yè)后，陸朝陽沒等英美開出的優(yōu)厚條件，甚至沒有做任何停留，就直接回到了中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)。

很多人不解， 陸朝陽笑著回答：“我曾與潘建偉老師有個(gè)君子之約，學(xué)成之后報(bào)效國家。”人們常說：科學(xué)無國界，科學(xué)家卻有祖國。祖國讓人心底踏實(shí)，他說：“我覺得同樣做一項(xiàng)科研，如果在自己的土地上做，就算再艱苦，也更有歸宿感和成就感，更值得?！?/p>

就這樣，這位渾身沸騰著熱血的年輕人，沒有給自己第二條路的選擇，回到祖國，進(jìn)行更高難度的科研攻關(guān)。那年，他只有28 歲，成為中國科技大學(xué)最年輕的正教授。

他帶著幾個(gè)年輕的學(xué)生成立了實(shí)驗(yàn)室，要在祖國相對(duì)薄弱的固態(tài)量子調(diào)控技術(shù)方面做研究，這一領(lǐng)域全球都在暗暗較勁，陸朝陽帶著團(tuán)隊(duì)奮起直追。

短短三年，他帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)取得了一系列重要突破，打破了之前的6 光子紀(jì)錄，實(shí)現(xiàn)8 光子糾纏，在多光子糾纏領(lǐng)域，讓中國在世界上保持領(lǐng)先。

當(dāng)一個(gè)燈泡被點(diǎn)亮，你看到的是一束光，看不到的是萬萬億計(jì)的光子，操縱光子是光學(xué)家們夢(mèng)寐以求的事，而陸朝陽和同事們經(jīng)過12 年的努力，終于控制住了10 個(gè)光子。

也由此，世界上第一臺(tái)光量子計(jì)算機(jī)原型機(jī)，誕生在中國。

量子力學(xué)預(yù)見世界未來，陸朝陽說：“ 如果沒有量子力學(xué)，今天人類使用的計(jì)算機(jī)、移動(dòng)通信、全球定位系統(tǒng)等，都將從我們的生活中消失?！?/p>

2016 年， 我國發(fā)射了世界上第一顆量子科學(xué)試驗(yàn)衛(wèi)星。外媒稱：“沉寂千年的中國，誓回文明創(chuàng)新之巔?！?/p>

今天，計(jì)算機(jī)芯片集成度不斷提高，計(jì)算速度越來越快，尺寸越來越小，但也被逼近物理極限，人類還能如何提高計(jì)算機(jī)的運(yùn)算速度？

全世界都在為此絞盡腦汁，而陸朝陽帶領(lǐng)年輕的團(tuán)隊(duì)，正在利用量子世界特有的規(guī)律，不斷提升光量子計(jì)算機(jī)的運(yùn)算速度。他們從事的量子信息技術(shù)，在歐洲被稱為“第二次量子革命”，其巨大潛力，已經(jīng)得到全球普遍共識(shí)和廣泛關(guān)注，未來的應(yīng)用包括量子通信、量子精密測(cè)量、量子計(jì)算等。如今，潘建偉和陸朝陽團(tuán)隊(duì)的成功，將幾十萬年的運(yùn)算時(shí)間縮短為幾秒鐘，必將改變世界。

年僅37 歲的陸朝陽，在白發(fā)蒼蒼的科學(xué)家們眼中，還是個(gè)初窺量子世界大門的“少年”。

然而，少年自有少年強(qiáng)，一向謙遜低調(diào)的陸朝陽說：“做學(xué)問需要頂天立地，這個(gè)時(shí)代需要仰望星空的年輕人，我們應(yīng)當(dāng)勇于擔(dān)當(dāng)，甘于堅(jiān)守！”

（摘自“華人星光”微信公眾號(hào)）