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四川近年来在基础研究领域持续发力,让更多青年人才勇闯科研“无人区”

发布时间:2022-03-30 09:29

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   编辑:庞岚月

3月29日,电子科技大学沙河校区主楼内的信息与量子实验室门窗紧闭,窗帘拉得严丝合缝,把自然光挡在室外。室内,一台锃亮的超导纳米线单光子探测器持续发出嗡嗡的声音。它的核心部件处在-271摄氏度的真空环境中,能够对光的最小能量单元——单个光子进行探测。

这里是实验室正在打造的量子互联网的节点B——“鲍勃”。目前,世界上还没有一张投入实际使用的量子(纠缠)互联网,他们要做的,就是在沙河校区的三栋大楼之间,搭建起量子纠缠互联场地试验研究平台,这是量子互联网可能的初级形态和核心技术试验场。

在中科院院士郭光灿的指导下,这个平均年龄仅27岁的团队,正朝着打造量子互联网“试验场”的目标全力进发。

量子科技四川队加速崛起

从研一进入实验室起,出生于1994年的博士生范云茹就跟随电子科技大学教授周强一起探索量子这一微观世界的“幽灵”。

在直线距离百米之外的瀚海楼和通信楼,分别布局了量子互联网的节点C“查理”和节点A“爱丽丝”,这是团队在过去几年搭建的基于纠缠的量子互联网1.0版本。

区别于经典互联网,他们把量子信息编码在节点A的光子上,利用量子纠缠,在节点C的帮助下,实现量子信息从节点A传到节点B中。不过令人感到奇怪的是,节点B并不会接收到来自节点A的光子,而这一切“怪事”都源于量子纠缠。

什么是量子纠缠呢?周强解释,在经典力学的定义中,我们在任何时刻只能存在于一个地方,这一前提决定了我们所处的位置,以及移动的方式和速度都是确定的。

然而,在量子世界,量子系统受不确定的量子物理原理支配,并诞生了量子纠缠这样“离经叛道”的新存在。当两个相互纠缠的量子物理系统,各自处在杂乱无章的量子状态,不管两者相隔多远,一个系统的状态确定,另一个的状态会“瞬间”确定。

周强说,未来信息社会必将在信息的获取、传输、计算、存储和应用等方面发生重大的变革与演进,其中的关键是使用量子物理系统发展量子信息科技,并最终将各地的量子节点通过量子纠缠互联的方式连接起来,建成服务国家的量子互联网。

如今,各国把量子互联网作为科技发展重点之一。今年四川省政府工作报告中就明确,加强太赫兹通信技术、存储技术、光电技术、量子互联网、激光技术等领域引领性前沿技术攻关,争取原创性突破。

电子科技大学的这支团队也在该领域持续发力。在郭光灿院士的带领下,周强团队已成功研制出高性能量子纠缠光源、宽带固态量子存储器等原型器件,完成量子纠缠互联场地研究平台搭建,还首次实现赫兹速率的城域量子隐形传态,这一传递速率要比此前全球领先的美国加州理工学院和费米实验室的成果高出2—3个数量级。

加速基础研究领域的布局

今年以来,周强团队致力于让这张“网”传输得更快、更远,连接的节点数更多。

要传得更快,需要提高量子光源的质量;传得更远,需要在其中加入和通信设施兼容的量子中继器。量子中继器就像是旅途中的驿站,让带着量子态的光子可以“歇歇脚”。这样一来,理论上就可扩展到任意距离。

周强介绍,年内有望完成实验室二期建设的验收。二期建设将在50公里的城市范围内建成多用户间的量子纠缠互联应用示范网。在国家和省级科技计划项目的支持下,团队信心满满。

“近年来,四川基础研究的氛围越来越好。”周强表示,一方面,大家对量子互联网这样的前沿技术越发感兴趣,2021年,实验室多了不少政、商、学界的来访者;另一方面,团队的研究将被纳入天府绛溪实验室的规划范畴。今年,周强还积极为四川省基础研究十年行动计划的制定建言献策。

周强的直观感受,来源于四川近年来在基础研究领域的持续发力。进入2022年,四川更是加速基础研究领域的布局。目前,省科技厅正梳理我省基础研究优势和短板,按照继续强优势、逐步补短板的思路,加快制定四川省基础研究十年行动计划。

在基础研究重大创新平台方面,今年我省将推进天府兴隆湖实验室、天府永兴实验室高水平实体化运行,揭牌启动天府锦城实验室、天府绛溪实验室,推进在川国家重点实验室重组优化。

2月,省科技厅已公示《四川省自然科学基金项目管理办法(征求意见稿)》,明确将整合现有基础研究和应用基础研究等项目,设立四川省自然科学基金。该基金将对基础研究持续支持,让更多青年人才勇闯科研“无人区”,在四川催生出更多科技的“奇果异香”。记者 徐莉莎

来源:四川日报

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