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追逐量子之光的青年科学家

2025-10-21

文质彬彬,脸上总挂着谦和的微笑,这是民革党员、英国帝国理工学院副研究员俞上给人的第一印象。谈起所从事的光量子计算和集成量子光学芯片研究,这位青年科学家的眼中闪烁着的热忱与执着的光令人动容。

扎根量子计算领域

2023年对俞上来说,是他向梦想迈进一大步的重要节点——这一年,他以在物理领域的优秀成果,从近80个国家的7044份申请中脱颖而出,获评玛丽居里学者。获得这一全球科研界极具挑战的荣誉,既是对他本人的肯定,也展现了中国青年科学家的国际影响力。

“记得我上中学的时候,金融专业最为热门,老师家长们都劝我大学读金融,说好就业。”然而,俞上认为量子信息技术是一个前景广阔的研究领域,于是固执地选择了应用物理学专业。“也是赶上时代了,冷门专业如今变成了热门。”俞上笑道。

“后来,中科大的老师来给我们讲光量子、光芯片,以及如何用它们来做计算,我觉得太神奇了。”于是,俞上进入中科大读博,师从郭光灿院士,在量子计算领域扎下根来。2022年,加入英国帝国理工学院Ian Walmsley院士课题组后,他开始更多关注如何将量子基础研究经验运用到可实用化的量子计算机当中。

“在量子计算机中,信息的编码不再是简单的0或1,而是一个表征0和1两种状态的概率叠加态。这种叠加态就像‘薛定谔的猫’。”俞上说道,“正是这种特性,使得量子计算能够编码更多信息,并具有强大的并行性,从而获得巨大的计算优势。”

将理论应用于实际

如何将量子计算技术应用于实际生产生活当中,让量子计算转化为实际的生产力?2023年,俞上与中英两地的研究团队合作,开发了基于桌面光量子系统的量子计算机“算盘”。

“算盘”的研发过程充满困难。例如,为了实现通用可编程的计算功能,团队需要设计出能够灵活调整光路结构的实验装置,同时确保系统的高稳定性。“在实验过程中,光量子系统对时间精度敏感,哪怕是一点纳秒量级的时间没有对准,都可能导致实验失败。”俞上介绍道。

“记得有一次,由于系统中电控器件在时间上的对准偏差,我们连续一个月无法获得有效的实验数据。”俞上回忆,“最终,我们通过自主设计高精度的自动校准系统,才彻底解决了这个问题。”在他看来,这个过程虽然艰难,但也让团队收获了对系统更深层次的理解。

“相比传统方法,我们的量子计算机‘算盘’可以更精准更高效地完成药物研发任务。这充分印证了量子计算在药物研发方面的潜力。”对量子计算进一步推动相关产业应用领域的变革和进步,俞上充满了信心和期待。

然而,要将量子计算的算力真正发挥出来,并运用在实际生产当中,还有很长的路要走。“就像以前,我们只知道显卡是用来为游戏爱好者提高游戏显示效果的,但在2006年CUDA出现以后,显卡开始可以做一些通用的数学计算。”俞上举例说,“经过近二十年在软件和显卡硬件方面的不断发展,如今的显卡产品已经在人工智能、大数据等方面大展身手。”

在俞上看来,量子计算的发展道路会比显卡所经历的更加困难。量子计算机硬件开发复杂、专用算法模型基础薄弱、量子器件制备工艺不足等多重挑战都阻碍着量子计算走向实际应用。

“‘算盘’的成功研制使得我们在光量子计算机实用化的道路上迈出了关键的一步,也为后续的发展带来充足的信心。”俞上表示,在后续的研究中会将光量子计算与生命科学和大数据处理方面的应用结合。“我们希望通过提升相关的硬件和算法,将量子的算力优势尽可能地发挥出来。”

推动新质生产力发展

身为杭州人,俞上有很强的恋乡情结,即使身在海外,他也时时关注杭州的有关信息。在他看来,杭州发展量子计算有着先天优势。“这里不仅是大数据产业的重要基地,在生命健康产业方面也有深厚基础和创新能力。”

“目前我和团队正致力于将量子计算的强大算力应用于生命科学和大数据处理领域,希望能在不久的将来,为家乡杭州的经济发展和产业转型升级提供强有力的技术支持。”俞上说。

除了加速科学研究和创新药物的开发,光量子计算技术在解决城市大数据管理、交通优化、环境监测和智慧城市建设等实际问题中也有推动作用。基于浙江雄厚的光电产业,俞上正将桌面型量子计算系统“算盘”和集成芯片系统“北极星”技术落地杭州,联合上下游企业开发可实用的量子计算系统。

“希望能将量子技术的先进应用作为推动杭州新质生产力发展的动力,进一步巩固杭州作为国内外知名的科技创新中心的地位。”俞上笑着说,“这也是我作为一个杭州人最朴素最真挚的愿望。”


作者:闵宣

来源:团结报