上海3个科研团队“赛马”，冲刺量子计算原型机

上海目标今年底研制出量子计算原型机，验收后根据项目质量启动下一轮支持

三个团队“赛马”冲刺量子计算

近日，微软首席执行官纳德拉发布了量子处理器“马约拉纳1号”。看到消息后，上海市科委量子计算项目经理仲东亭立即联系上海量子科学研究中心副主任陆朝阳，讨论这一成果的含金量。这样的讨论经常进行，陆朝阳教授说：“项目经理反应很快，提的问题很专业，紧紧咬住国际前沿动态。”

“量子科技”写入了今年的政府工作报告。作为这一未来产业的核心产品，量子计算机遵循量子力学规律，有望在化学催化、材料合成、药物研发、金融交易等很多领域提供远超经典计算机的算力。面向这一未来产业，市科委去年6月组建了量子计算项目经理团队，开展科技战略研究、产业一体化布局和全链条管理。

如今，上海三个科研团队正循着中性原子技术路线，研制量子计算原型机，已取得阶段性成果。

“赛马制”跑出科研加速度

什么是中性原子量子计算？记者近日跟着项目经理团队，走进了复旦大学物理学系和上海量子科学研究中心的实验室。

与人们印象中的计算机截然不同，实验室里的量子计算机雏形遍布光学器件。“这些器件把激光分成很多束，再通过两个超高真空腔，把铷原子或铯原子冷却到接近绝对零度，这样我们就能用光镊操控单个原子”。复旦大学教授李晓鹏告诉记者，“操控单个原子，是构建中性原子量子计算机的前提。”

据介绍，中性原子是整体呈电中性的原子，科学家可以用激光操控中性原子的量子态，将其作为量子计算机的基本单元——量子比特。在研发量子计算机的多条技术路线中，中性原子是“后起之秀”。2023年12月，哈佛大学与麻省理工学院科研团队的重磅论文登上《自然》杂志，他们用中性原子体系研发出量子计算原型机，它有48个逻辑量子比特，展示了这一技术路线的巨大潜力。

“中性原子量子计算路线新、性能优，而且上海有多个冷原子物理团队和相关设备制造企业，有机会在这条赛道上赶超国际领先团队。”仲东亭说。基于此，市科委采用“赛马制”，立项支持三个团队研究中性原子量子计算。他们的目标是：今年底研制出有上千个量子比特、保真度等参数达标的中性原子量子计算原型机。

与“赛马制”匹配的机制是“里程碑”。在为期一年半的量子计算项目中，项目经理设置了一个中期考核里程碑，每三个月设置一个小里程碑，定期评估三个团队的科研进展。下转 12版(上接第1版)如果某个团队没通过中期考核，市科委将及时研判，调整计划或“刹车止血”。今年底项目验收后，将根据三个团队的原型机质量启动下一轮项目支持。

在这些机制的激励下，上海科学家只争朝夕，进展迅速。经项目经理牵线，上海量子科学研究中心与上海人工智能实验室合作，用神经网络方法颠覆传统物理学方法，能快速完成大规模原子阵列重排。在预印本网站arXiv上，他们报告了上千个无缺陷原子阵列的诞生，其规模创造了世界纪录。在复旦大学，李晓鹏团队已构建200个光镊原子阵列，以及适配于中性原子的高效量子计算架构和算法，跑出了科研加速度。

项目经理“懂行”又“懂经”

在政府科技计划管理领域，项目经理制度源于美国国防高级研究计划局(DARPA)。李晓鹏说，DARPA项目经理非常专业，能与科学家讨论项目中的技术细节，而且在交流中善于捕捉科学家的创新思路，给出相关建议。他们还善于遴选多学科团队，组织学科交叉研究。

上海市科学学研究所副研究员赵越介绍，DARPA选聘项目经理时，要求他们在企业、学术机构或军队有5年以上工作经验，取得产品上市、创办企业或领导研究机构等成就。项目经理有很大的决策权和管理权，参与项目全生命周期管理，包括征集项目提案、决定研究计划、设定里程碑目标、调整团队、协调资源等。

他山之石，可以攻玉。市科委组建的项目经理团队以专业化为目标，要求“懂科技、懂产业、懂投资”。为此，量子计算项目经理团队吸纳了市科委公务员、上海市科学学研究所的产业创新研究人员、上海未来产业基金的投资人团队和孵化器服务团队。

项目经理团队成立后，组建了战略专家小组。量子计算专家与项目经理经常沟通，研判全球科研和产业动向。“市科委项目经理前几天问我，qLDPC纠错码和表面纠错码的阈值哪个高？这是非常专业的量子纠错问题，他的专业性已接近DARPA项目经理。”李晓鹏感叹。

全产业链培育“隐形冠军”

谋划未来产业，不仅要布局科研项目，还要开展全产业链布局。项目经理团队正在培育设备研发类“隐形冠军”企业，支持它们研发量子计算机标准化部件和量产设备。

费勉仪器就是一家上海“隐形冠军”企业，研发超高真空、低温等技术领域设备，一些产品打破了欧美垄断。公司首席技术官谢斌平介绍，公司客户中，有不少高校院所的量子计算实验室，但相关产品过去未形成规模。项目经理团队调研费勉仪器后，公司管理团队对量子计算产业有了更深入的了解。通过会议和线上交流，他们认识了多家产业链上下游企业，已建立合作关系。

在市科委立项支持下，费勉仪器正在研发一款分子束外延设备，用于生产量子比特芯片晶圆，为超导量子等技术路线提供核心原材料。谢斌平说：“这是一款量产设备，如果没有政府支持，我们是没有信心开发的，毕竟量子计算产业还没成熟。”

在中性原子技术路线上，费勉仪器研发的超高真空解理镀膜系统用于制造高功率激光巴条，这是激光芯片的核心部件。经项目经理牵线，他们与频准激光公司合作，有望为中性原子量子计算机开发出新一代国产激光器。

“目前，量子计算机处于量子比特制备和系统集成拓展阶段，即将走向实用化前期，但距离真正产业化还有一段时间。”仲东亭说。让他感到有信心的是，研制中性原子量子计算机的三个团队中，“90后”科研人员是绝对主力，他们将在追赶国际领先团队的过程中快速成长。

这位项目经理还与上海市教委协商，计划增加量子计算方向的研究生招生名额，为这一未来产业培养更多的青年科技人才。

(来源：解放日报 记者 俞陶然)