郭國平：為量子計算邁出“中國腳步”

李雷

在蒸汽時代，馬力就是國力;在信息時代，算力就是國力。傳統(tǒng)計算機要計算15萬年的難題，量子計算機可能只用1秒即可解決?！爸袊?，一定要有自己的‘量子算力！”二十多年前，在國內(nèi)首次接觸量子計算的大學(xué)生郭國平喊出了心中的豪情壯志。

“愣頭青”成為領(lǐng)軍科學(xué)家

郭國平出生于1977年，是江西南昌人，1996年考入中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)（以下簡稱“中國科大”）。在這個量子信息科學(xué)剛剛興起的時代，他在中國科大著名的量子信息學(xué)家郭光燦研究團隊的帶領(lǐng)下，開始學(xué)習(xí)量子光學(xué)，從事量子保密通信及量子信息器件的研究工作。博士三年級時，郭國平了解到國外的頂級高校都在從事半導(dǎo)體量子計算方面的研究，而我國在這方面的研究還處于一片空白。于是，他做了一個很“傻”的決定：放棄已經(jīng)做得風(fēng)生水起的量子通信研究，轉(zhuǎn)而開始研究量子計算。

郭國平說，他之所以愿做“愣頭青”，是因為“這個東西對國家太重要了”。相較于電子計算機，量子計算機理論上的運算能力能呈幾何級數(shù)的增長，被認為是下一代信息革命的關(guān)鍵動力。誰先獲得“量子霸權(quán)”，就意味著誰先占據(jù)技術(shù)制高點，在市場競爭中占據(jù)有利位置。于是，在導(dǎo)師郭光燦等人的支持下，郭國平組建起了量子計算研究小組。

辛勤耕耘，實現(xiàn)“零的突破”

2005年博士畢業(yè)后，郭國平被中國科大聘為副教授，也有條件進一步從事半導(dǎo)體量子計算的科研工作。然而，科研的道路可不是那么好走的。“在實驗室從切割硅基板到做出芯片，一切順利的話，一個流程得三四天?！弊鲂酒瑫r需要在密閉的超凈間里連續(xù)工作十幾個小時，在這漫長的工作時間里，他都得站著。一個流程做完后，他的腿經(jīng)常站得麻木。

“啾啾啾”，這是壓縮機在“鳴叫”;“嗡嗡嗡”，這是真空泵在“和聲”……實驗室里各種儀器聲匯成的“交響樂”，在郭國平的耳中特別和諧，哪個“樂手”不在狀態(tài)，他一聽便知。壓縮機，轉(zhuǎn)速正常;真空泵，指標正常;液氦，液面高度正?！f起液氦，這可是讓郭國平節(jié)假日也不能休息的“元兇”之一。量子計算研究平臺的運作需要零下270攝氏度左右的環(huán)境，營造這樣的極低溫環(huán)境，一天需要消耗20多升液氦。而液氦價格很貴，大概100多元一升。“我們有兩個研究平臺，也就是說，一天不干就要白扔五六千塊錢。如果關(guān)掉幾天再重啟，要幾萬塊錢?！睘榱瞬焕速M科研經(jīng)費，郭國平的實驗室從2005年建立到現(xiàn)在，基本上全年無休，每天兩班倒，24小時運行。最初的幾年，由于團隊成員少，因此只能靠郭國平一個人值班，其中的艱辛可想而知。

幸好，所有的努力都有回報。2018年，郭國平的研究小組先后實現(xiàn)了基于半導(dǎo)體的單比特、兩比特、三比特量子計算。比特數(shù)增長的每一步，都是國內(nèi)的一次“零的突破”，是邁向國際領(lǐng)先科研機構(gòu)的一大步。出自郭國平團隊之手的第一代超導(dǎo)量子芯片被命名為“夸父”。在他的實驗室里，“逐日”的故事經(jīng)常上演。

腳踏實地，莫問前程

這幾年，哪怕是節(jié)假日，郭國平不是在實驗室里，就是在去實驗室的路上。在他看來，如今的每一分每一秒都彌足珍貴，因為目前多國都在研制量子計算機，這是一條無形的賽道。

同時，郭國平也希望為外界提供更多接觸量子計算的機會。因此，他成立的合肥本源量子計算科技有限責(zé)任公司推出了在線教育系列課程，希望能夠幫助量子計算從業(yè)者們構(gòu)建起一個完整的量子計算知識框架。他還為中小學(xué)生定制了特別課程，帶著“量子課堂”走進校園，以期在這些學(xué)生心中種下科研的種子。他懷著殷殷期盼，告訴這些“未來科學(xué)家”們：“未來的量子計算機到底長成什么樣子，是取決于你們，而不是我。”

對于量子計算研發(fā)的未來，郭國平心中充滿希冀，但更多的是抱著謙虛審慎的態(tài)度?！拔覀兡壳叭〉玫某煽?，只是‘萬里長征走出的一小步?！惫鶉秸f，“但是，正如蒸汽機第一次被裝在馬車上，誰能想到它孕育著改變世界的力量？”