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党代表于海峰:将带领团队在量子计算的赛道上跑出加速度


admin| 更新时间:2022-06-29 13:11|点击数:未知

2021年9月,北京量子信息科学研究院(北京量子院)超导量子计算研究员于海峰及其科研团队发布了长寿命超导量子比特芯片,创造了新的世界纪录。这项研究成功使量子比特相干时间达到503微秒,是目前国际文献报道的最高值,展现了北京高质量建设国际科技创新中心的阶段性成果。

 

“今年是‘十四五’时期北京国际科技创新中心建设的加速时期,我和团队将继续攻坚克难,在量子计算的赛道上跑出加速度”。北京市第十三次党代会党代表、北京量子院研究员于海峰说。

北京市第十三次党代会党代表、北京量子院研究员于海峰。新京报记者 侯少卿 摄

 

2019年,长期从事超导量子计算和量子模拟研究的于海峰入职北京量子院,他发挥党员先锋模范带头作用,快速组建了一支由40多人组成的科研团队。“团队成员95%以上具有博士学位,有30%以上具有海外留学背景,分别来自物理、电子、计算机等不同专业,从量子计算机研发的不同角度进行团队作战攻关。”

围绕建造实用化量子计算机的总目标,于海峰把科研进度逐层分解为1年期、2年期、5年期多个阶段,具体任务也不断细化,甚至每个攻关小组都立下了“军令状”。这一举措的成效明显。

 

芯片设计与加工小组重点针对量子比特的相干时间、门操控保真度和多比特集成3个硬核指标进行攻关,在相干时间方面,加工出国际最高报道值的长寿命超导量子比特。这项成果使用新型超导材料和工艺,补足了超导量子计算路线版图中相干时间不足的短板,打破了2020年普林斯顿大学360微秒的纪录,为量子计算的实用化发展奠定了坚实基础。

 

对话:我国在量子芯片的制造上走到了国际前列

 

新京报:在2021年中关村论坛上,“长寿命超导量子比特芯片突破500微秒大关”作为北京市的重大成果面向全球发布。这意味着什么?

 

于海峰:这个成果有两个意义。

 

一是科学上的。超导量子计算是目前进展迅速,也是获得各国政府和企业最大投入的量子计算方案,同其他技术路线相比,它最大的障碍就是量子比特的相干时间比较短。而量子计算的所有计算过程必须在相干时间内完成,超过这个时间的话,量子比特就会变成经典比特,不能再进行量子计算了。

 

相干时间越长,可操作的量子电路就越深,这样才能运行有实用价值的量子算法。所以,量子比特的相干时间,也称量子比特的寿命,是超导量子计算最为重要的基础指标,是国际各组的竞争焦点。本次超导量子比特寿命超过500微秒大关,意味着相干时间不再是超导量子计算一个原则性的障碍,给它的发展注入了“强心剂”。

 

二是意味着我国在量子芯片的制造上已经走到了国际前列。以前我国超导芯片的寿命一直在几十微秒徘徊,而本次的成果说明我们已经掌握了高质量量子芯片的制备技术。自从这个成果发布,陆续收到国内外不同研究机构的祝贺和细节询问,提升了我国在此领域的影响力。

 

新京报:你和团队在一年多的时间里就完成了这项研究,短时间内出成果是你们对自己的要求吗?这期间,你们经历了哪些挑战和困难?是如何克服的?

 

于海峰:因为量子比特寿命的指标非常关键,基本上是每个团队的基本功,我们团队刚一成立,就决定把相干时间这个硬骨头作为团队的第一个攻关目标。攻关的过程比较艰辛,难点包括高质量薄膜的生长、刻蚀边界的优化、表面和界面的处理以及测量线路噪声的抑制等方面。

 

我们经过了无数次的失败,甚至用上了地毯式的排查方法,终于在一个不起眼的细节处发现了一些蛛丝马迹,让我们掌握了高质量薄膜生长和刻蚀条件的规律。同时,这也得益于薛其坤院士团队多年的超高质量薄膜生长经验,我们得到了近乎“零缺陷”的超导薄膜。

 

新京报:你和团队的下一步研究方向和目标是什么?

 

于海峰:在掌握高质量单比特制备技术之后,我们团队下一个研究方向是把这种制备技术应用到多比特制备中,因为量子计算如果要有实用价值,至少要在百比特规模,而且还要求是高质量的。这给我们提出了更高的要求和挑战。团队正在夜以继日地攻关,目标是在多比特芯片上展示出有实用价值的量子算法,并且接入量子云,逐渐培养企业用户。

 

新京报:北京量子院是北京市政府联合中国科学院、北京大学、清华大学等单位共同建设的新型研发机构。工作3年多来,你认为这里的科研氛围和环境如何?

 

于海峰:北京量子院的科研氛围和环境都非常棒。北京量子院整合了北京地区最为优势的量子科技力量,形成集团军来对重大任务课题进行攻关。

 

成立四年多以来,在北京市科委、中关村管委会的稳定资助下,科研人员可以心无旁骛地搞科研,科研硬件条件国际一流,不用再为跑经费而烦恼。而且作为新型研发机构,有它特有的体制机制优势,比如“三无三有”的管理体制,即无规格、无编制、不按人员编制经费预算和量子院对课题确立、团队选聘和经费使用有自主权,这些都是其他传统科研机构所不具备的,更适合重大任务攻关和科研成果转化,例如在北京量子院诞生的国际首台百公里量子直接通信样机和高功率桌面激光光源等重大成果都是很好的证明。

 

新京报:作为量子计算党小组组长,你如何提高党员同志的创造力、凝聚力和战斗力,在超导量子计算方面不断取得科研突破的?

 

于海峰:在重大任务攻关面前,全员要统一思想认识,我们很推崇“两弹一星精神”和“航天精神”,用这两个精神来鼓舞和激励团队的斗志,敢打敢拼,有信心,不怯战。

 

工作中,实行党员骨干化,这个骨干不一定是业务上的骨干,主要是思想上的骨干,党员起到先锋模范带头作用,主动承接起“费力不讨好”类型的工作。同时也进行骨干党员化,提升业务骨干的思想意识,积极吸纳优秀分子入党。

 

在具体重大课题中,要分解好任务模块,每一个模块至少有一位党员参与,同时还要做好模块之间的衔接,确保所有的模块都能够同步,不能有一个模块拖后腿。

 

新京报:日前,你获得2022年北京“最美科技工作者”荣誉,对此你有何感受?你将如何带领青年科技工作者助力北京国际科创中心建设?

 

于海峰:首先感谢北京市科协的认可,我自己非常激动。这是一个很高的荣誉,有时自己觉得做得还不够好,北京市有数以万计的科技工作者长期工作在第一线,他们的那种平凡和坚守让我感动,大家都是最美科技工作者。

 

今年是“十四五”时期北京国际科技创新中心建设的第二年,也是加速时期,我和我的团队一定按照北京市和量子院的规划,继续攻坚克难,在量子计算的赛道上跑出加速度,以实际行动助力北京国际科创中心建设。

 

新京报记者 张璐

编辑 唐峥 校对 卢茜

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