冷原子量子计算北京市重点实验室成立，专访实验室主任翟荟

7月7日，原子量子计算科技与产业论坛举办，会上，“冷原子量子计算北京市重点实验室”正式揭牌成立。

作为面向国家原始创新能力提升和未来产业布局的重要市级科研平台，该实验室将聚焦冷原子物理与量子算法基础理论创新、大规模原子阵列量子计算与量子纠错、高性能核心元器件与上下游产业链建设以及集成化原子阵列量子计算机整机研发等多个核心方向开展长期攻关，打通基础研究到未来产业的全链条通道，搭建开放共享的科研中试平台，全方位服务国家量子科技中长期发展战略。

冷原子物理基础研究成果在日常生活中有哪些应用？新成立的实验室将完成哪些任务？记者专访清华大学高等研究院教授、冷原子量子计算北京市重点实验室主任翟荟。

清华大学高等研究院教授、冷原子量子计算北京市重点实验室主任翟荟。受访者供图

把清华学术积累和亦庄产业环境连接起来

据了解，此次论坛由两仪万象（北京）科技有限公司（以下简称“两仪万象”）和清华大学高等研究院联合主办。冷原子量子计算北京市重点实验室以清华大学为依托单位，两仪万象及其子公司量智开物（北京）科技有限公司、天策量物（天津）科技有限公司为共建单位。

“借助这个平台，学校团队将开展从原理、技术到算法的全方位创新，两仪万象将建设从整机、上下游到衍生品的全栈式生态。该实验室的建设将推动我们实现基础研究和未来产业的全面覆盖、深度融合和国际引领。”翟荟表示。

关于该实验室的作用，中国科学院院士、清华大学前校长顾秉林在致辞中表示，从基础科学到未来产业，要经过长期积累、反复迭代并不断完善。重点实验室的建设，能够在这个过程中发挥桥梁作用，把清华高研院的理论传统、物理系的实验技术与企业的工程能力连接在一起，把清华的学术积累和亦庄的产业环境连接起来。

据悉，清华团队以原子量子计算为战略锚点，率先构建起一条从基础研究贯通未来产业的快速转化通道，有效释放了基础研究对产业升级的赋能效应，同时也形成了产业需求反哺原始创新的良性循环。目前，该团队已在全球量子科技竞争中占据有利身位。

清华大学团队采用光学超表面投射光镊阵列的新技术，实现了11000个原子的稳定捕获。受访者供图

清华团队已取得一系列国际领先的原创性科学成果

记者了解到，有赖于杨振宁的大力倡导和亲自推动，清华大学高等研究院早在本世纪初就开始了冷原子理论研究，近20年来，已在该领域取得了一系列国际领先的原创性科学成果。

今年6月，清华大学团队采用光学超表面投射光镊阵列的新技术，实现了11000个原子的稳定捕获，打破了由美国加州理工学院团队保持两年之久的捕获原子数目最多的世界纪录，也在量子计算所有技术路线中使可获取比特资源率先跨入了万量级。此外，团队开发的毫米量级的光学腔，能同时容纳上百的原子，并且实测单原子协同度已达到110，是国际上唯一长度在毫米量级且协同度超过100的光学腔，成为原子量子计算提高探测精度和速度的“利器”。

翟荟表示，杨振宁为推动清华冷原子物理的发展做了大量的工作。今后，他们将继续弘扬科学家精神，以坚持基础研究的原始创新践行杨振宁的科学精神，以推动未来产业的使命担当追寻杨先生的家国情怀，将杨振宁培植的事业推向新的发展阶段。

清华大学团队开发的毫米量级光学腔。受访者供图

翟荟：实验室将实现基础研究和未来产业的深度融合

新京报：加强冷原子物理基础研究有何重要作用？冷原子物理基础研究与量子科技有什么关系？

翟荟：冷原子物理实际上研究的是原子气体被冷却到非常低温以后它的量子的状态和性质。它本身是一项基础研究，其成果则被广泛应用于量子计算、量子精密测量、量子通信等场景，与我们的日常生活息息相关。

以量子精密测量为例，目前最成熟的应用是原子钟，它把时间的准确度转为空间的准确度，人们用手机导航定位，其实就在用原子钟，因为这项功能靠的是天上的原子钟传输信号。大家感觉这些年导航定位精度越来越高，很重要的一个原因就是原子钟的精度越来越高了。这就是冷原子物理的切实应用。

回到量子计算，我觉得相比量子通信和精密测量，量子计算在未来将成为冷原子物理研究的一个更为重要也更为主流的应用方向，走向通用、容错的技术路线。

这些都体现了冷原子物理从基础研究走出来，经过三四十年的发展，不断被投放到越来越丰富的应用场景中。我们为什么把“冷原子”加进实验室的名字中？其实就是为了突出原子量子计算这一路线，很大程度上是从冷原子物理的长期积累中发展出来的，我们要把冷原子物理基础研究和它在量子计算领域的应用放到一个统一的平台来推进。

新京报：为什么现在成立冷原子量子计算北京市重点实验室？它被赋予了哪些重要使命任务？

翟荟：冷原子物理基础研究是一个比较新的研究领域，清华大学高等研究院由杨振宁于1997年创立，本世纪初，我们就开始做这方面的理论研究，在全球范围内都是起步较早的。

后来，我国在基础研究方面的投入不断增大，基础研究的实力也逐渐增强。20多年来，我们的冷原子物理基础研究蓬勃发展、成果迭出，已在国际上颇有影响力。近几年，在量子精密测量和量子通信以外，一个新的冷原子应用场景——量子计算出现了。与基础研究不同，冷原子量子计算的发展，需要工程目标来驱动，因为其上游要有元器件和系统集成，下游要有应用场景，这就变成了一个未来产业问题。这时候就需要有公司以产业化、工程化的方式来推进，两仪万象应运而生。

清华大学高等研究院冷原子基础研究的发展共有三个阶段，第一个阶段从2000年开始，我们主要做理论研究；到2019年左右，我们有了量子计算的实验平台；到2024年左右，我们成立了产业化的企业两仪万象。目前，我们拥有清华大学的基础研究团队和两仪万象的产业团队，前者持续做基础研究，后者大力推动量子计算的产业化。

现在成立这个重点实验室，就是要搭建一个融合清华原子量子计算团队基础研究和两仪万象量子科技未来产业的平台，清华团队致力于冷原子和原子阵列的基础理论创新、原子量子计算新方法和新技术的探索和基于原子平台的量子纠错和应用算法研究，开展从原理、技术到算法的全方位创新；两仪万象以原子量子计算整机研制为核心，研发上游关键核心元器件，开拓下游应用场景，推广核心技术的衍生应用，设计新理念的量子科普和教学仪器，建设从整机、上下游到衍生品的全栈式生态。

该实验室的建设将推动团队以冷原子和原子量子计算为中心，实现基础研究和未来产业的全面覆盖、深度融合和国际引领，这就是我们这个重点实验室未来长期要干的事。

新京报记者 陈静

编辑 白爽 校对 张彦君