“量子鬼才”陸朝陽

2020 年12 月4 日，中國科學技術大學團隊構(gòu)建了一臺76個光子100 個模式的量子計算機“九章”，它處理“高斯玻色取樣”的速度比目前最快的超級計算機“富岳”快一百萬億倍。也就是說，超級計算機需要一億年完成的任務，“九章”只需一分鐘。同時，“九章”也等效地比谷歌2019 年發(fā)布的53 個超導比特量子計算機原型機“懸鈴木”快一百億倍。

這意味著，中國科學家第一次實現(xiàn)“量子霸權(quán)”。

而實現(xiàn)量子霸權(quán)的團隊領頭人，除了廣為人知的中國“量子之父”潘建偉，還有他被稱為“量子鬼才”的學生陸朝陽。

很多人對陸朝陽比較陌生，但在量子領域，這個年僅37 歲的年輕人早已是“傳奇”般的存在。2020 年， 他先是被美國光學學會授予2020 年度阿道夫隆獎章；接著，他又斬獲國際上第一個以量子計算命名的重量級獎項——2021 年度羅夫·蘭道爾和查爾斯·本內(nèi)特量子計算獎。這是中國人第一次摘得這項大獎的桂冠。

人生轉(zhuǎn)折

撇開2020 年的高光表現(xiàn)，陸朝陽的故事早已在國際量子界家喻戶曉，他曾在潘建偉帶領下參與研發(fā)出世界上第一臺光量子計算機，西方權(quán)威科學媒體贊譽他是“操縱光子的中國巫師”。然而，我們看到的則是當今中國跨越式發(fā)展給他帶來的人生轉(zhuǎn)折。

1982 年出生的陸朝陽， 最初十分平凡，他是浙江東陽畫水鎮(zhèn)陸秀村人。以這個普通的村莊為起點，他憑借勤奮苦讀，走出了山村，走出了鄉(xiāng)鎮(zhèn)，走向重點實驗學校東陽中學。

接著他蛻變成了一個“ 學霸”，連續(xù)獲得王惕吾一等獎學金和嚴濟慈獎學金。也是在東陽中學，他遇到了中國量子領域的傳奇人物——潘建偉。

潘建偉被稱為“ 中國量子力學之父”，當年，他回到母校東陽中學，做光量子方面的科普報告。

當時， 光量子學在國際尚屬新領域，因為其發(fā)生的一些效應，所發(fā)生的物理尺度是非常微小的，是我們?nèi)粘Ｉ钪幸姷降念^發(fā)絲的幾千萬分之一大小。在當年，這樣全新的一個微觀世界，絕大多數(shù)中國人聞所未聞。

而16 歲的陸朝陽，在臺下聽完潘教授的報告后，登時被神秘詭譎的量子世界所吸引，他決定以此作為發(fā)展方向。

沒想到的是，這個決定讓未來的中國量子領域，多了一個屬于“陸朝陽”的故事；陸朝陽更沒想到，自己和潘教授的緣分，才剛剛開始……

18 歲， 陸朝陽順利考入中國科技大學物理系，畢業(yè)后直接被保送到國家實驗室，而他的導師正是潘建偉。

驚艷世界

作為潘教授的大弟子，陸朝陽被寄予厚望，給他的科研任務也極為重要艱難——他要負責重建光學實驗平臺，并且將其升級到具備操縱六光子糾纏的能力。

要知道， 六光子糾纏的操縱，數(shù)十年來在國際上還沒人實現(xiàn)過。陸朝陽回憶說：“為了完成這項任務，我基本上每天在實驗室待到晚上11 點之后，寒假的時候做完實驗，外面下了很厚的雪，我就一個人踏著積雪，從東區(qū)實驗室走到西區(qū)宿舍。”

那一年，他犧牲了所有的雙休日和節(jié)假日，包括春節(jié)假期，一門心思拼命地做試驗。因為是第一次做科研，其中遇到的困難無法言說，曾在長達幾個月的時間里，他遲遲無法將實驗推進到下一步，最艱難的時候，他差點要放棄用新判據(jù)來證明結(jié)論。是潘建偉的鼓勵，讓他重新振作，就這樣一點點在實驗室里搭建和調(diào)試裝置，一道道克服難題。

在這樣“拼命三郎”般的努力下，陸朝陽交出的答卷驚艷了全世界：他不僅成功制備了六光子糾纏態(tài)，還在國際上第一次實驗了對六光子糾纏的操縱，直接刷新了多光子糾纏和光學量子計算領域的兩項世界紀錄。

這一年，他只有24 歲，但卻在國際上為中國的量子領域奪得一席之地。

在這之后，陸朝陽成為在量子世界里打怪升級的超級玩家。

25 歲，他進入英國劍橋大學卡文迪許實驗室，進行固態(tài)量子光學的深造。短短三年內(nèi)，他就完成了博士論文和答辯。

此后，這位驚才絕艷的少年，一路在國際“過關斬將”，為中國贏得一次次科研尊榮。

在與團隊密切合作下，他四次刷新光子糾纏的世界紀錄，在世界上第一次實現(xiàn)單光子多自由度量子隱形傳態(tài)，并在全球第一次開創(chuàng)量子點脈沖共振熒光技術。

英國著名學術期刊《自然》評選陸朝陽是十位中國“科學之星”之一；美國光學學會聘陸朝陽為學會會士；歐洲物理學會菲涅爾獎，以19 世紀最偉大的光學家菲涅爾命名，是量子電子學和量子光學領域給青年科學家的最高榮譽，而2017 年陸朝陽摘得桂冠！

獲得該獎的第一位中國人正是他的老師潘建偉。

預見未來

在完成劍橋大學博士學業(yè)后，陸朝陽沒等英美開出的優(yōu)厚條件，甚至沒有做任何停留，就直接回到了中國科學技術大學。

很多人不解， 陸朝陽笑著回答：“我曾與潘建偉老師有個君子之約，學成之后報效國家。”人們常說：科學無國界，科學家卻有祖國。祖國讓人心底踏實，他說：“我覺得同樣做一項科研，如果在自己的土地上做，就算再艱苦，也更有歸宿感和成就感，更值得。”

就這樣，這位渾身沸騰著熱血的年輕人，沒有給自己第二條路的選擇，回到祖國，進行更高難度的科研攻關。那年，他只有28 歲，成為中國科技大學最年輕的正教授。

他帶著幾個年輕的學生成立了實驗室，要在祖國相對薄弱的固態(tài)量子調(diào)控技術方面做研究，這一領域全球都在暗暗較勁，陸朝陽帶著團隊奮起直追。

短短三年，他帶領團隊取得了一系列重要突破，打破了之前的6 光子紀錄，實現(xiàn)8 光子糾纏，在多光子糾纏領域，讓中國在世界上保持領先。

當一個燈泡被點亮，你看到的是一束光，看不到的是萬萬億計的光子，操縱光子是光學家們夢寐以求的事，而陸朝陽和同事們經(jīng)過12 年的努力，終于控制住了10 個光子。

也由此，世界上第一臺光量子計算機原型機，誕生在中國。

量子力學預見世界未來，陸朝陽說：“ 如果沒有量子力學，今天人類使用的計算機、移動通信、全球定位系統(tǒng)等，都將從我們的生活中消失。”

2016 年， 我國發(fā)射了世界上第一顆量子科學試驗衛(wèi)星。外媒稱：“沉寂千年的中國，誓回文明創(chuàng)新之巔。”

今天，計算機芯片集成度不斷提高，計算速度越來越快，尺寸越來越小，但也被逼近物理極限，人類還能如何提高計算機的運算速度？

全世界都在為此絞盡腦汁，而陸朝陽帶領年輕的團隊，正在利用量子世界特有的規(guī)律，不斷提升光量子計算機的運算速度。他們從事的量子信息技術，在歐洲被稱為“第二次量子革命”，其巨大潛力，已經(jīng)得到全球普遍共識和廣泛關注，未來的應用包括量子通信、量子精密測量、量子計算等。如今，潘建偉和陸朝陽團隊的成功，將幾十萬年的運算時間縮短為幾秒鐘，必將改變世界。

年僅37 歲的陸朝陽，在白發(fā)蒼蒼的科學家們眼中，還是個初窺量子世界大門的“少年”。

然而，少年自有少年強，一向謙遜低調(diào)的陸朝陽說：“做學問需要頂天立地，這個時代需要仰望星空的年輕人，我們應當勇于擔當，甘于堅守！”

（摘自“華人星光”微信公眾號）