揭秘中国量子计算机“婴儿”:制造连上帝都无法区分的光子

喻菲 徐海涛 周琳/新华社

2017-05-13 09:26

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位于上海的中科院量子信息和量子科技创新研究院的一间实验室内,三平米的实验台上看似毫无章法、密密麻麻地布满大大小小的镜片和古怪的器件,一些电线从上方的支架上垂落下来,旁边的一台仪器发出单调的“啾啾”声。
这是近20位科研工作者经过4年多孕育出的中国量子计算机“婴儿”,它也是世界上首台超越早期经典计算机的光量子计算机,5月初才在世人面前首次亮相。
量子计算所依据的原理是微观世界最诡异的量子纠缠现象。对古人来说,现代电子技术如同巫术,而开启未来科技引擎的量子计算在当今世人眼中又何尝不是。
制造上帝无法区分的光子
这台初具雏形的光量子计算机的研制者之一、中国科学技术大学年仅34岁的陆朝阳教授留着寸头短发,眼镜片藏不住眼中露出的聪慧,人们称他是操纵光子的“巫师”。
中国量子计算机发展路线图。 受访者供图 
“世界上找不到两片一模一样的树叶,但我们可以制造出两个一模一样的光子,可以开玩笑地说连上帝都无法区分,量子力学中叫做‘全同’。两个独立的光子只有一模一样了,才能让它们产生量子干涉,进而纠缠,否则两个光子谁都不理谁。”陆朝阳说。
上帝也无法区分的光子产生于一个单光子源。发出鸣叫声的是制冷机,为单光子源提供零下269摄氏度的低温环境。
“我们这里的单光子目前在国际上综合性能最优,全同性比率达到99.5%,效率比国际上第二名高10倍以上。这是由于我们在2013年创新了一种激发方法,可以大幅度降低噪音。之前国外技术产生的单光子就好像一对玩了泥巴的双胞胎,你可以通过他们身上的泥巴区分他们,而我们制造出的光子就像把双胞胎洗得干干净净,你就分辨不出他们了。”陆朝阳说。
这些光子在实验台上的镜片间跑来跑去,经过10多