川觀新聞記者 徐莉莎
3月29日，電子科技大學(xué)沙河校區(qū)主樓內(nèi)的信息與量子實驗室門窗緊閉，窗簾拉得嚴(yán)絲合縫，把自然光擋在屋外。室內(nèi)，各類儀器間信號線穿梭。一臺锃亮的超導(dǎo)納米線單光子探測器持續(xù)發(fā)出嗡嗡的聲響。它的核心部件處在-271℃的真空環(huán)境中，能夠?qū)獾淖钚∧芰繂卧?mdash;—單個光子進(jìn)行探測。
這里是實驗室正打造的量子互聯(lián)網(wǎng)的節(jié)點B——“鮑勃”。世界上目前還沒有一張投入實際使用的量子(糾纏)互聯(lián)網(wǎng)，他們要做的，就是在沙河校區(qū)的三棟大樓之間，搭建起量子糾纏互聯(lián)場地試驗研究平臺，這是量子互聯(lián)網(wǎng)可能的初級形態(tài)和核心技術(shù)試驗場。
在中科院院士郭光燦的指導(dǎo)下，這個平均年齡僅27歲的團(tuán)隊，正朝著打造量子互聯(lián)網(wǎng)“試驗場”的目標(biāo)全力進(jìn)發(fā)。
實驗室的關(guān)鍵量子器件加工平臺
在川建起首個含固態(tài)量子中繼的量子互聯(lián)網(wǎng)雛形，量子科技四川隊加速崛起
出生于1994年的博士生范云茹笑著說，在實驗室里日夜與嗡嗡的儀器為伴，已經(jīng)習(xí)慣了這個聲音。從研一進(jìn)入實驗室起，她就跟隨電子科技大學(xué)教授周強(qiáng)一起探索量子這一微觀世界的“幽靈”。
在直線距離百米之外的瀚海樓和通信樓，分別布局了量子互聯(lián)網(wǎng)的節(jié)點C“查理”和節(jié)點A“愛麗絲”，這是團(tuán)隊在過去幾年搭建的基于糾纏的量子互聯(lián)網(wǎng)1.0版本。
區(qū)別于經(jīng)典互聯(lián)網(wǎng)，他們把量子信息編碼在節(jié)點A的光子上，利用量子糾纏，在節(jié)點C的幫助下，實現(xiàn)量子信息從節(jié)點A傳到節(jié)點B中。不過令人們感到奇怪的是，節(jié)點B并不會接收到來自節(jié)點A的光子，而這一切“怪事”都源于量子糾纏。
什么是量子糾纏呢?周強(qiáng)解釋，在經(jīng)典力學(xué)的定義中，我們在任何時刻只能存在于一個地方，這一前提決定了我們所處的位置，以及移動的方式和速度，都是確定的。
然而，在量子世界，量子系統(tǒng)受不確定的量子物理原理支配，并誕生了量子糾纏這樣“離經(jīng)叛道”的新存在。當(dāng)兩個相互糾纏的量子物理系統(tǒng)，各自處在雜亂無章的量子狀態(tài)，但不管兩者相隔多遠(yuǎn)，一個系統(tǒng)的狀態(tài)確定，另一個的狀態(tài)會“瞬間”確定。
周強(qiáng)說，未來信息社會必將在信息的獲取、傳輸、計算、存儲和應(yīng)用等方面發(fā)生重大的變革與演進(jìn)，其中的關(guān)鍵是使用量子物理系統(tǒng)發(fā)展量子信息科技，并最終將各地的量子節(jié)點通過量子糾纏互聯(lián)的方式連接起來，建成服務(wù)國家的量子互聯(lián)網(wǎng)。
如今，量子互聯(lián)網(wǎng)已成為各國“必爭之地”。2022年四川省政府工作報告中就明確，加強(qiáng)太赫茲通信技術(shù)、存儲技術(shù)、光電技術(shù)、量子互聯(lián)網(wǎng)、激光技術(shù)等領(lǐng)域引領(lǐng)性前沿技術(shù)攻關(guān)，爭取原創(chuàng)性突破。
電子科技大學(xué)的這支團(tuán)隊也在該領(lǐng)域持續(xù)發(fā)力。在學(xué)校雙聘院士郭光燦的帶領(lǐng)下，周強(qiáng)團(tuán)隊已成功研制出高性能量子糾纏光源、寬帶固態(tài)量子存儲器等原型器件，完成量子糾纏互聯(lián)場地研究平臺搭建。還首次實現(xiàn)赫茲速率的城域量子隱形傳態(tài)。
量子互聯(lián)網(wǎng)裝置演示圖
探秘科研“無人區(qū)”，催生更多科技“奇果異香”
今年以來，周強(qiáng)團(tuán)隊致力于讓這張“網(wǎng)”傳輸?shù)酶?、更遠(yuǎn)，連接的節(jié)點數(shù)更多。
要傳得更快，需要提高量子光源的質(zhì)量;傳得更遠(yuǎn)，需要在其中加入和通信設(shè)施兼容的量子中繼器。所謂量子中繼器，就像是旅途上的驛站，讓帶著量子態(tài)的光子可以“歇個腳”。這樣一來，理論上就可以擴(kuò)展到任意距離。
周強(qiáng)介紹，年內(nèi)有望完成實驗室二期建設(shè)的驗收。二期建設(shè)將在50公里的城市范圍內(nèi)建成多用戶間的量子糾纏互聯(lián)應(yīng)用示范網(wǎng)。在國家和省里科技計劃項目的支持下，團(tuán)隊信心滿滿。
基礎(chǔ)研究是整個科學(xué)體系的源頭。周強(qiáng)明確感受到，“近年來四川基礎(chǔ)研究的氛圍越來越好。”一方面，大家對量子互聯(lián)網(wǎng)這樣的前沿技術(shù)越發(fā)感興趣，2021年，實驗室多了不少政、商、學(xué)界的來訪者;另一方面，團(tuán)隊的研究將被納入天府絳溪實驗室的規(guī)劃范疇。今年，周強(qiáng)還積極為《四川省基礎(chǔ)研究十年行動計劃》的制定建言獻(xiàn)策。
周強(qiáng)的直觀感受，來源于四川近年來在基礎(chǔ)研究領(lǐng)域的持續(xù)發(fā)力。進(jìn)入2022年，四川更是加速基礎(chǔ)研究領(lǐng)域的布局。目前，省科技廳正梳理我省基礎(chǔ)研究優(yōu)勢和短板，按照繼續(xù)強(qiáng)優(yōu)勢、逐步補(bǔ)短板的思路，加快制定《四川省基礎(chǔ)研究十年行動計劃》。
在基礎(chǔ)研究重大創(chuàng)新平臺方面，2022年將推進(jìn)天府興隆湖實驗室、天府永興實驗室高水平實體化運(yùn)行，揭牌啟動天府錦城實驗室、天府絳溪實驗室;推進(jìn)在川國家重點實驗室重組優(yōu)化。
2月，省科技廳已公示《四川省自然科學(xué)基金項目管理辦法(征求意見稿)》，明確將整合現(xiàn)有基礎(chǔ)研究和應(yīng)用基礎(chǔ)研究等項目，設(shè)立四川省自然科學(xué)基金。該基金將發(fā)揮“天使投資基金”的作用，對基礎(chǔ)研究持續(xù)支持，讓更多青年人才勇闖科研“無人區(qū)”，在四川催生出更多科技的“奇果異香”。
