很多情況下，唐世彪向別人介紹自己的工作時總需要多費(fèi)一番口舌。因?yàn)樗墓ぷ骱芏嗳藳]見過、難以想象，當(dāng)然解釋起來也就很費(fèi)勁。

實(shí)際上，唐世彪面對的，是一片連他自己也沒見過的“空白”。他明白，這片“空白”，必須要有人去填充。

量子科技產(chǎn)業(yè)化的道路，其實(shí)是這樣一片廣袤而“空白”的“無人區(qū)”。通向“無人區(qū)”的道路上充滿著未知與荊棘，但人們朝著這個方向每前進(jìn)一步，都能給后人留下難以磨滅的足跡。

作為位于安徽合肥的科大國盾量子技術(shù)股份有限公司副總工程師、研發(fā)總監(jiān)，唐世彪不僅正奮勇前行在這條通往“無人區(qū)”的道路上，而且已經(jīng)在量子科技產(chǎn)業(yè)化的道路上刻下了自己鮮明的“足跡”。

從“零”起步

在當(dāng)今的網(wǎng)絡(luò)時代，信息安全非常重要。量子通信，理論上可實(shí)現(xiàn)最高等級的信息安全。這是因?yàn)椋c經(jīng)典的光通信每一個脈沖發(fā)射上億個光子不同，量子通信是用單個光子生成密鑰去對信息進(jìn)行加密的。

單個光子不能被復(fù)制，也不能被拆分。如果有人嘗試偷偷地去攔截，它的狀態(tài)就會發(fā)生改變，相當(dāng)于發(fā)出警報，自然也就沒法竊聽。

“要做到這一步，其中一個核心器件叫單光子探測器?！碧剖辣胝f，為了這個器件，他們不僅從“零”起步研制，而且最終實(shí)現(xiàn)了對國際同類產(chǎn)品的超越。

唐世彪回憶，早期他們主要依賴國外進(jìn)口這類器件，購買周期往往超過一年，嚴(yán)重影響研制進(jìn)度。不僅如此，對方還會篩選指標(biāo)差的產(chǎn)品出口，產(chǎn)品價格高昂不說，產(chǎn)品性能還受到極大限制。

“可以說，核心器件一旦受制于人，新技術(shù)和產(chǎn)業(yè)發(fā)展就如同‘無源之水’?！泵棵炕貞洿饲?，唐世彪心中總會蕩起一股時不我待的急迫感。

“我們深知，核心技術(shù)是要不來、買不來、討不來的，只能靠我們自己?！睘榇耍剖辣霂ьI(lǐng)團(tuán)隊(duì)，聯(lián)合國內(nèi)優(yōu)勢單位對用于實(shí)現(xiàn)單光子探測的雪崩光電二極管的技術(shù)進(jìn)行了長期攻關(guān)。

以單光子探測需要制冷環(huán)境為例，密封性不佳會導(dǎo)致水汽進(jìn)入APD管，進(jìn)而嚴(yán)重影響探測效率。為此，唐世彪帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)研究了低溫膠密封管殼、制冷組件密封等工藝，歷時多年，每年大概要做上千次的驗(yàn)證試驗(yàn)，不斷發(fā)現(xiàn)并解決問題。

“經(jīng)常是遇到一個問題就在實(shí)驗(yàn)室連續(xù)奮戰(zhàn)，上百頁的測試分析報告是常態(tài)。”唐世彪說。

艱難困苦，玉汝于成。唐世彪帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)花了4年的時間，終于實(shí)現(xiàn)了該器件和制冷工藝的全面國產(chǎn)化。

但是，簡單的國產(chǎn)化并不是唐世彪的終極目標(biāo)?！拔覀兊漠a(chǎn)品不僅要能用，還要更好用！”因此，唐世彪帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)又花了3年時間，最終實(shí)現(xiàn)了集成度和性能的大幅提升，單光子探測體積整整縮小40倍以上，性能遠(yuǎn)超國外進(jìn)口器件。

目前，一款搭載第六代雙通道單光子探測器的量子通信設(shè)備，也已經(jīng)到了最后的性能調(diào)測階段。這款單光子探測器僅拇指蓋大小，體積相比初代產(chǎn)品縮小200多倍。

“可以說，十年磨一劍，我們終于實(shí)現(xiàn)了從‘跟跑’到‘領(lǐng)跑’?！碧剖辣雽Υ瞬粺o自豪。

不斷突破

從“能用”到“好用”，再到“領(lǐng)先”，這是唐世彪通往“無人區(qū)”道路上一直在用的奔跑方式。

其中，量子計算機(jī)測控系統(tǒng)的研發(fā)之路尤其具有代表意義。

測控系統(tǒng)，猶如經(jīng)典計算機(jī)的主板，它和量子芯片一樣，是構(gòu)成量子計算機(jī)當(dāng)仁不讓的主角之一。如果沒有高性能、低噪聲、高同步精度的測控系統(tǒng)，再精良的量子芯片也無法真正發(fā)揮計算能力。

與量子通信中的單光子探測器一樣，量子計算的測控系統(tǒng)同樣經(jīng)歷了一個從初期的進(jìn)口到自主研發(fā)的艱難探索之路。尤其是當(dāng)我國的量子計算進(jìn)入國際第一梯隊(duì)之后，國外相關(guān)技術(shù)封鎖愈發(fā)收緊。

“這已經(jīng)不是買不到最新一代產(chǎn)品的問題，而是到了必須要自主研發(fā)的關(guān)鍵時刻?！碧剖辣胝f。

而唐世彪面對的是一片怎樣的“無人區(qū)”呢？

首先，量子測控的難度非常之大。唐世彪說，量子測控相當(dāng)于精確把控一只蝴蝶震動翅膀十萬分之一的能量，而且還要確保測控過程本身所產(chǎn)生的噪聲不超過這個微小信號的量級，同時還要面對溫度變化等不同環(huán)境參數(shù)變化帶來的影響。

其次，這是一項(xiàng)沒有現(xiàn)成的標(biāo)準(zhǔn)可以參照的研發(fā)，幾乎相當(dāng)于是在“迷霧中修路”。尤其是在千比特測控系統(tǒng)研發(fā)初期，甚至沒有性能足夠高的量子芯片作為“靶子”來提供“反向驗(yàn)證”指標(biāo)的合理性。

為了解決測控系統(tǒng)集成度提高之后的散熱問題，唐世彪帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)搭建了一個模擬從-50℃到80℃之間的高低溫實(shí)驗(yàn)箱。工程師們通過觀察板卡內(nèi)上百個監(jiān)測點(diǎn)的溫度變化，在密集的數(shù)據(jù)中分析不同器件的散熱狀況，以便探尋最優(yōu)散熱方式。

在整個實(shí)驗(yàn)的半年時間里，唐世彪都感覺像在和時間賽跑?！耙惠唽?shí)驗(yàn)要持續(xù)三四天，結(jié)束后立刻分析數(shù)據(jù)、調(diào)整設(shè)計，再重新進(jìn)入下一輪測試。”唐世彪說，實(shí)驗(yàn)看起來就是循環(huán)往復(fù)，但是沒有捷徑。

去年6月16日，由國盾量子自主研發(fā)的超導(dǎo)量子計算測控系統(tǒng)ez-QEngine2.0正式交付，并成功應(yīng)用于我國最先進(jìn)的超導(dǎo)量子計算機(jī)——“祖沖之三號”上。這標(biāo)志著我國在千比特規(guī)模測控領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)了自主可控。

量子筑夢

最近在合肥大學(xué)參加的一次勞模宣講活動中，唐世彪特意展示了一張他于2009年博士畢業(yè)時拍攝的照片。

照片是他與趙忠堯先生塑像的合影。趙忠堯是中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)近代物理系的首任系主任，他在新中國剛剛成立時，克服很多困難回國效力，成為新中國國防科技事業(yè)的重要奠基人。

“他的一句話直接影響了我的職業(yè)選擇。‘一生經(jīng)歷過許多坎坷，唯一希望的就是祖國繁榮昌盛，科學(xué)發(fā)達(dá)。尚需當(dāng)今與后世無私的有為青年再接再厲，繼續(xù)努力’?！碧剖辣胝f。

從中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)博士畢業(yè)后，唐世彪于畢業(yè)當(dāng)年加入科大國盾量子技術(shù)股份有限公司。正是那一年，剛剛成立的國盾量子在國內(nèi)率先走上了探索量子技術(shù)產(chǎn)業(yè)化的道路。

“我們新時代的中國青年都生逢其時，承載著偉大時代賦予的歷史使命。要做好這一點(diǎn)，就必須要繼續(xù)發(fā)揚(yáng)新時代勞模工匠精神?！闭劶巴渡砹孔涌萍籍a(chǎn)業(yè)化“無人區(qū)”，用量子筑夢，以科技強(qiáng)國，唐世彪在宣講現(xiàn)場這樣勉勵校園里的學(xué)子們。（工人日報客戶端記者 陳華）