他在上海张江研究拓扑量子计算，“赶上了基础研究的好时候”

2024年，45岁的高波做了一个决定：从中国科学院上海微系统与信息技术研究所（以下简称“微系统所”），转到上海交通大学李政道研究所（以下简称“李所”），加入丁洪院士团队，成为拓扑量子计算科研骨干、李所资深研究员、博士生导师。

2026年，上海量子科技产业布局提速。6月，上海交大和浦东新区共同打造张江量子湾。产学研深度融合，不仅为量子科技发展带来更多可能，也悄然扩容张江的“科研大脑”。

回望当初的转型，高波说，“能够参与这种有可能改变人类文明进程的工作，是一个人一生中不可多得的机会。我赶上了基础研究的好时候。”

高波（右）在实验室。受访者供图

成为国家信息安全战略技术研究的一分子

目前，量子科技集中在量子计算、量子通信、量子精密测量等领域，其中最受关注的当数量子计算。

拓扑量子计算到底是什么？高波用了一个通俗的比喻。

“拓扑最早来自几何学。假设有两只蚂蚁，一只在环面上爬，一只在平面上爬。如果镜头贴得很近，你区分不出来它在环面还是平面上。但镜头拉远，一眼就能看出本质区别——不需要测量平面多平，也不需要测量环面半径多少。就凭眼睛看，这是两个不一样的东西。”

拓扑量子计算的思路，就是把量子信息编码在体系的整体性质上，而不是像传统的路径一样，将信息编码在空间上一个局域的位置。“它不太容易受到外界环境噪声的影响，就像全息照片。普通胶卷剪掉一半，成像就会缺失，但是如果你把全息胶卷剪掉一半，再用光打上去，三维图像还是能浮现出来。”高波说，拓扑量子计算对噪声的抵抗能力很强。“一个分身被‘干掉’了，其他分身还在。”

高波与拓扑量子计算结缘已久。2006年，高波获得巴黎第六大学博士学位。在德国马克斯・普朗克固体研究所从事博士后研究时，他研究的就是拓扑绝缘体。2012年回国加入微系统所任研究员，虽然研究方向为超导电子学，但和量子计算在技术上仍有相通之处。

2018年，丁洪团队与高鸿钧研究团队合作，成功在铁基超导体中首次观测到不随空间位置劈裂的零能束缚态，捕捉到目前最纯净的“马约拉纳零能模”关键证据。此后，丁洪院士及其团队迅速组建一支队伍，以研制具备内禀容错能力的拓扑量子计算机。

多年的沉淀让高波敏锐地意识到，这是一件可能改变人类文明进程的工作。量子计算的特性，使其成为关乎国家信息安全与未来产业发展的战略技术。当今，全球都在抢占“量子赛道”， 量子科技成为国际科技竞争的高地。“基础科研与应用研究之间的边界日益模糊，从基础向应用的转化越来越快，重大基础科学问题往往与国家重大战略需求息息相关。”

布局量子计算从实验室前沿探索走向场景落地

高波认为，对于科研人员来说，产业集聚很重要，张江的优势，是科研同伴多、产业链完备。“做实验缺个零件，走几步就能去隔壁借。丁洪院士团队做拓扑量子计算研究，需要做出本征拓扑超导体。这种材料最早的关键实验工作，就是在上海光源大科学装置里做出来的。”

随着研究的深入，量子计算产学研深度融合的需求快速显现。今年6月，张江量子湾揭牌，集中落地上海交通大学量子科技学院、铁马量子实验室公司、张江量子孵化器三大平台，目标是打造国内量子产业密度最高、创新要素最齐全的专业化产业集聚区，加快推动量子技术从实验室走向产业化应用。

高波也成为张江量子湾最初的参与者之一。其透露，三大平台分工明确：上海交大量子科技学院聚焦拓扑量子计算与量子算法方向的教研；铁马量子实验室公司致力于开发高质量拓扑量子比特，打造“量子晶体管”平台；孵化器则为初创团队与成长型企业提供全生命周期系统支撑。

“国内做拓扑量子计算，上海是第一梯队。但和国际领先水平比，差距还在。”高波坦言，国际上，拓扑量子计算芯片雏形已经做出来了，虽然还有很多完善空间，但链路已经打通。国内还没有走完一次闭环——材料有了，器件正在做，但还没完全做成功，后续测量设备还没完全搭建起来。“但我们基础研究的积累，从发表文章和国际学科界认可程度来看，是可以的。欠缺的是硬件平台。”

高波进一步解释称，目前，量子相关领域技术路线尚未完全收敛，商业化路径仍需时间验证。2024年，国内社会力量对量子计算的投入不及美国的1/10，仅仅两年，上海就涌现多家量子初创公司。公开数据显示，截至今年7月，上海全市量子相关企业已达60家左右。

张江“最强大脑”如何扩容？

如果说，基础研究是科技发展的“大脑”，那张江科学城的“最强大脑”，正依托产学研集聚的天然优势，迅速扩容。

2026年2月28日，香港大学张江基地正式启用，这所有着115年历史的香港高校首次将优势学科整体“落子”上海。率先入驻的，是香港大学计算与数据科学学院。

这样的落子，在张江量子湾，也形成了人才培养上的联动。上海交大量子科技学院聚焦拓扑量子计算，今年招收首批本科生17名，研究生数十名。香港大学计算与数据科学学院专注于培养人工智能、数据科学及软件算法领域的复合型人才。上海创芯学院则重点培养具备设计实战能力的专业人才。三大学院互为补充，共同构建完备的量子产业人才培养生态。

科研力量的纵深度也在同步提升。今年，上海科技大学的工程博士改革专项将招生方向锚定集成电路、电气工程、生物医药等领域，合作单位包括张江实验室、临港实验室、长三角国家技术创新中心等科研攻关力量。

科研的根本在人。在高波看来，“张江大脑”扩容，说到底，是看中张江人才培养和产学研结合的天然优势。以上海交大量子科技学院为例，其明确要求学生配备产业导师，张江集聚的3000余家高科技企业，为这种“校企共生”模式提供了天然的试验场。

“学校教学科研对产业的服务，以及产业对科研教学的反哺作用，需要双向打通。”高波说。