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    四川近年來在基礎(chǔ)研究領(lǐng)域持續(xù)發(fā)力,讓更多青年人才勇闖科研“無人區(qū)” 平均年齡 27 歲的團隊打造量子互聯(lián)網(wǎng)“試驗場”

    來源:四川日報 時間:2022-03-30 09:19:07編輯:付仁錄
    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,窗簾拉得嚴絲合縫,把自然光擋在室外。室內(nèi),一臺锃亮的超導(dǎo)納米線單光子探測器持續(xù)發(fā)出嗡嗡的聲音。它的核心部件處在-271攝氏度的真空環(huán)境中,能夠?qū)獾淖钚∧芰繂卧?mdash;—單個光子進行探測。
    這里是實驗室正在打造的量子互聯(lián)網(wǎng)的節(jié)點B——“鮑勃”。目前,世界上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歲的團隊,正朝著打造量子互聯(lián)網(wǎng)“試驗場”的目標(biāo)全力進發(fā)。
    量子科技四川隊加速崛起
    從研一進入實驗室起,出生于1994年的博士生范云茹就跟隨電子科技大學(xué)教授周強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),不管兩者相隔多遠,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,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,各國把量子互聯(lián)網(wǎng)作為科技發(fā)展重點之一。今年四川省政府工作報告中就明確,加強太赫茲通信技術(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)的這支團隊也在該領(lǐng)域持續(xù)發(fā)力。在郭光燦院士的帶領(lǐng)下,周強團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),這一傳遞速率要比此前全球領(lǐng)先的美國加州理工學(xué)院和費米實驗室的成果高出2—3個數(shù)量級。
    加速基礎(chǔ)研究領(lǐng)域的布局
    今年以來,周強團隊致力于讓這張“網(wǎng)”傳輸?shù)酶臁⒏h,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,需要在其中加入和通信設(shè)施兼容的量子中繼器。量子中繼器就像是旅途中的驛站,讓帶著量子態(tài)的光子可以“歇歇腳”。這樣一來,理論上就可擴展到任意距離。
    周強介紹,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)。在國家和省級科技計劃項目的支持下,團隊信心滿滿。
    “近年來,四川基礎(chǔ)研究的氛圍越來越好。”周強表示,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,周強還積極為四川省基礎(chǔ)研究十年行動計劃的制定建言獻策。
    周強的直觀感受,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)強優(yōu)勢、逐步補短板的思路,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,今年我省將推進天府興隆湖實驗室、天府永興實驗室高水平實體化運行,揭牌啟動天府錦城實驗室、天府絳溪實驗室,推進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”。(徐莉莎)
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