郭國平：為量子計算邁出“中國腳步”

李雷

在蒸汽時代，馬力就是國力;在信息時代，算力就是國力。傳統計算機要計算15萬年的難題，量子計算機可能只用1秒即可解決。“中國，一定要有自己的‘量子算力！”二十多年前，在國內首次接觸量子計算的大學生郭國平喊出了心中的豪情壯志。

“愣頭青”成為領軍科學家

郭國平出生于1977年，是江西南昌人，1996年考入中國科學技術大學（以下簡稱“中國科大”）。在這個量子信息科學剛剛興起的時代，他在中國科大著名的量子信息學家郭光燦研究團隊的帶領下，開始學習量子光學，從事量子保密通信及量子信息器件的研究工作。博士三年級時，郭國平了解到國外的頂級高校都在從事半導體量子計算方面的研究，而我國在這方面的研究還處于一片空白。于是，他做了一個很“傻”的決定：放棄已經做得風生水起的量子通信研究，轉而開始研究量子計算。

郭國平說，他之所以愿做“愣頭青”，是因為“這個東西對國家太重要了”。相較于電子計算機，量子計算機理論上的運算能力能呈幾何級數的增長，被認為是下一代信息革命的關鍵動力。誰先獲得“量子霸權”，就意味著誰先占據技術制高點，在市場競爭中占據有利位置。于是，在導師郭光燦等人的支持下，郭國平組建起了量子計算研究小組。

辛勤耕耘，實現“零的突破”

2005年博士畢業后，郭國平被中國科大聘為副教授，也有條件進一步從事半導體量子計算的科研工作。然而，科研的道路可不是那么好走的。“在實驗室從切割硅基板到做出芯片，一切順利的話，一個流程得三四天。”做芯片時需要在密閉的超凈間里連續工作十幾個小時，在這漫長的工作時間里，他都得站著。一個流程做完后，他的腿經常站得麻木。

“啾啾啾”，這是壓縮機在“鳴叫”;“嗡嗡嗡”，這是真空泵在“和聲”……實驗室里各種儀器聲匯成的“交響樂”，在郭國平的耳中特別和諧，哪個“樂手”不在狀態，他一聽便知。壓縮機，轉速正常;真空泵，指標正常;液氦，液面高度正常……說起液氦，這可是讓郭國平節假日也不能休息的“元兇”之一。量子計算研究平臺的運作需要零下270攝氏度左右的環境，營造這樣的極低溫環境，一天需要消耗20多升液氦。而液氦價格很貴，大概100多元一升。“我們有兩個研究平臺，也就是說，一天不干就要白扔五六千塊錢。如果關掉幾天再重啟，要幾萬塊錢。”為了不浪費科研經費，郭國平的實驗室從2005年建立到現在，基本上全年無休，每天兩班倒，24小時運行。最初的幾年，由于團隊成員少，因此只能靠郭國平一個人值班，其中的艱辛可想而知。

幸好，所有的努力都有回報。2018年，郭國平的研究小組先后實現了基于半導體的單比特、兩比特、三比特量子計算。比特數增長的每一步，都是國內的一次“零的突破”，是邁向國際領先科研機構的一大步。出自郭國平團隊之手的第一代超導量子芯片被命名為“夸父”。在他的實驗室里，“逐日”的故事經常上演。

腳踏實地，莫問前程

這幾年，哪怕是節假日，郭國平不是在實驗室里，就是在去實驗室的路上。在他看來，如今的每一分每一秒都彌足珍貴，因為目前多國都在研制量子計算機，這是一條無形的賽道。

同時，郭國平也希望為外界提供更多接觸量子計算的機會。因此，他成立的合肥本源量子計算科技有限責任公司推出了在線教育系列課程，希望能夠幫助量子計算從業者們構建起一個完整的量子計算知識框架。他還為中小學生定制了特別課程，帶著“量子課堂”走進校園，以期在這些學生心中種下科研的種子。他懷著殷殷期盼，告訴這些“未來科學家”們：“未來的量子計算機到底長成什么樣子，是取決于你們，而不是我。”

對于量子計算研發的未來，郭國平心中充滿希冀，但更多的是抱著謙虛審慎的態度。“我們目前取得的成績，只是‘萬里長征走出的一小步。”郭國平說，“但是，正如蒸汽機第一次被裝在馬車上，誰能想到它孕育著改變世界的力量？”