郭光燦院士向本報記者講述

中國量子信息科研背后的故事 并表示信件原件將捐贈中國科大博物館

7月10日，一份錢學森與郭光燦量子信息書信討論手稿（珍貴歷史文獻復印件）現(xiàn)身由網(wǎng)信辦等單位聯(lián)合舉辦的第五屆“強網(wǎng)杯”系列活動中。

安徽商報融媒體記者聯(lián)系了這份手稿的收藏者：中國科學院院士、中國科學院量子信息重點實驗室主任郭光燦，他向記者展示了手稿原件，并講述了手稿背后的故事。

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本文首發(fā)于安徽商報 未經(jīng)授權(quán) 不得轉(zhuǎn)載

文 | 梁巍

責編 | 徐宏博

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給錢學森寫信

1998年，56歲的郭光燦決定給錢學森寫信。

現(xiàn)年79歲的中國科學院院士郭光燦成果累累，名滿全國。但在當年,他根本不認識錢學森。郭光燦給錢學森寫信，是為了他多年以來一直瞄準的突破口“量子信息”。

1981年，諾貝爾物理學獎獲得者理查德·費曼（Richard Feynman）首次提出量子計算機概念。

同年，郭光燦被公派到加拿大多倫多大學擔任訪問學者。

回國后，郭光燦積極推動國內(nèi)量子光學的研究。

上世紀90年代，當量子信息作為一門新興學科在國際學術界悄然萌芽時，郭光燦敏銳地意識到，這是極富有生命力的嶄新發(fā)展方向，是中國可能在國際學術界占據(jù)一席之地的大好機遇。

他果斷地選擇了這個方向，并將團隊的全部力量投入了進去。

到了1998年，郭光燦已經(jīng)在這條路上摸索了很久。

他想謀劃組織“量子通訊和量子計算”香山科學會議。這是一步好棋。

香山科學會議是中國科學界的“傳統(tǒng)項目”，由科技部（原國家科委）發(fā)起，會議以基礎研究的科學前沿問題與我國重大工程技術領域中的科學問題為會議主題。

手續(xù)都辦完了，有一個事情卻犯了愁。

按照慣例，每次香山會議都要找一位著名科學家主持。

這位“著名科學家”去哪找？郭光燦想起了錢學森。

在給錢學森的信里，他邀請錢學森來主持“量子通訊和量子計算”香山科學會議。

時隔二十多年，郭光燦向記者回憶信的細節(jié)時依然印象深刻：“我說中國要在這個領域（量子信息）競爭，就要集國內(nèi)的力量搞。”他在信里寫：“要像當初搞兩彈一星那樣的方式組織國內(nèi)最厲害的隊伍，集中火力來搞（量子信息）?！?/p>

“國家大事”

令郭光燦沒想到的是，他很快就收到了錢學森的回信。

開門見山，錢學森在信里說：“我很同意您說的應統(tǒng)一組織全國力量攻克量子信息系統(tǒng)的技術問題。此事關系到國家大事。”

但他同時說：“現(xiàn)在是社會主義市場經(jīng)濟時代，時代不同了，老一套方法是行不通的?！?/p>

這給了郭光燦很大的鼓舞，也帶給他思考。1997年，中國政府采納科學家的建議，決定制定國家重點基礎研究發(fā)展規(guī)劃，開展面向國家重大需求的重點基礎研究。這是中國加強基礎研究、提升自主創(chuàng)新能力的重大戰(zhàn)略舉措。

郭光燦從收到信的那一年開始申請“973”項目。他認為，“973”瞄準的是“國家重大需求的基礎研究”，而將來量子信息、量子密碼都是國家需要的，應該得到資助。

然而第一年、第二年把材料交上去后，卻杳無音訊。

當時專家組的部分專家認為，經(jīng)典信息尚未完全研究清楚，還搞什么量子信息？

直到2001年，國際上量子信息已經(jīng)比較火了，國內(nèi)也逐漸意識到其重要地位，郭光燦終于在第四次申請時成功獲批，這個項目是我國量子信息領域的第一個“973”項目。

他把國內(nèi)這個領域的主要隊伍都攏了起來——十幾家參與單位，五十多位骨干研究人員。這支隊伍成為日后中國量子信息科研力量的一支重要班底。

量子計算是如何煉成的？

要想把錢學森心中的“國家大事”辦成，并不是一件容易的事。這其中最大的障礙就是錢。

郭光燦認為：量子革命當中最具有代表性和顛覆性的就是“量子計算機”。2005年，郭光燦請來六位國外的一流專家，在實驗室開了一個內(nèi)部研討會。就是在這次研討會上，實驗室確定了方向。“當時就明確了，量子計算機一定是固態(tài)的，分為超導和半導體兩種（計算機）?！?/p>

這種布局是超前的。郭光燦的學生郭國平，自告奮勇主導量子計算機的研發(fā)和設計。但當時沒人看好，也沒人給錢，到處碰壁。

量子計算研究是個“燒錢”的活。郭國平回憶：搞半導體加工的裝置太費錢了。剛開始搞的時候，做一個芯片要到國外去做，拿回國來實驗，芯片壞了，再拿到國外修，一來一回三個月就過去了。

折騰了幾次，郭光燦痛定思痛，一定要搞一套自己的簡易的半導體加工設備，“至少要把實驗做起來”。

當時，郭光燦已經(jīng)把實驗室所有的錢都“賭”在量子計算上，但還是不夠。窮人要過日子，就得想辦法。他跑去跟中國科大借錢，前后借了兩次，一筆500萬元，一筆300萬元，全部用來買設備。

最困難的時候，郭國平跑去問郭光燦：到底什么時候才能有錢（做實驗）？郭光燦的回答很“藝術”：我一定能搞來錢，但我也不知道是什么時候。

郭光燦的“底”在于他相信量子計算的重要性一定會得到學界的認可。一直到2010年，“固態(tài)量子芯片”入選了國家“超級973”科技專項，一下拿到1億3千萬元科研經(jīng)費，錢的焦慮才得到緩解。為這件事，中國科大還特地獎勵了郭光燦實驗室一千萬元。

從北京回來，郭光燦一算賬，還了之前借的800萬，還賺了200萬。當年，量子計算就是這么一筆一筆搞起來的。

手稿原件將捐贈中國科大博物館

時至今日，錢學森信中提及的、幾代科學家心心念念的“國家大事”的脈絡已經(jīng)愈發(fā)清晰。

量子力學不再僅僅是理論物理學家和數(shù)學家感興趣的理論，實驗物理學家和工程師們已經(jīng)將其作為一種能夠創(chuàng)造巨大價值的重要技術手段。

以量子計算為例：超級973項目“固態(tài)量子芯片”在2013年取得重大突破，郭國平研究組成功在“一個電子”上實現(xiàn)10皮秒級量子邏輯門運算，將原世界紀錄提高近百倍。

2020年，源起于中科院量子信息重點實驗室的本源量子正式推出了國產(chǎn)工程化的超導量子計算機OriginQY悟源，搭載6比特量子芯片夸父KFC6-130組裝完成，采用超導方案，并通過本源量子云面向全球用戶提供量子計算服務，與IBM、Google、Intel等國際巨頭共同競爭。

與此同時，持續(xù)三十多年的“量子競速”正日趨白熱化。2019年9月科技巨頭谷歌(Google)一份內(nèi)部研究報告顯示，其研發(fā)的量子計算機成功在3分20秒時間內(nèi)，完成傳統(tǒng)計算機需1萬年時間處理的問題，并聲稱是全球首次實現(xiàn)“量子霸權(quán)”。

“量子計算機的發(fā)展要經(jīng)歷量子原型機、量子霸權(quán)和量子通用機三個階段，目前人類正在走向量子霸權(quán)階段。”郭光燦表示：“即便是霸權(quán)出來了，我們也不能說量子計算機做好了，因為距離通用機還相當遠?！?/p>

他告訴安徽商報融媒體記者：他打算將錢學森的手稿原件捐贈給中國科大博物館，“那是我們出發(fā)的時候一份重要的囑托”。

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