勇闖量子科技產業化“無人區”

很多情況下，唐世彪向別人介紹自己的工作時總需要多費一番口舌。因為他的工作很多人沒見過、難以想象，當然解釋起來也就很費勁。

實際上，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。

量子科技產業化的道路，其實是這樣一片廣袤而“空白”的“無人區”。通向“無人區”的道路上充滿著未知與荊棘，但人們朝著這個方向每前進一步，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股份有限公司副總工程師、研發總監，唐世彪不僅正奮勇前行在這條通往“無人區”的道路上，而且已經在量子科技產業化的道路上刻下了自己鮮明的“足跡”。

從“零”起步

在當今的網絡時代，信息安全非常重要。量子通信，理論上可實現最高等級的信息安全。這是因為，與經典的光通信每一個脈沖發射上億個光子不同，量子通信是用單個光子生成密鑰去對信息進行加密的。

單個光子不能被復制，也不能被拆分。如果有人嘗試偷偷地去攔截，它的狀態就會發生改變，相當于發出警報，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，而且最終實現了對國際同類產品的超越。

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

“可以說，核心器件一旦受制于人，新技術和產業發展就如同‘無源之水’。”每每回憶此前，唐世彪心中總會蕩起一股時不我待的急迫感。

“我們深知，核心技術是要不來、買不來、討不來的，只能靠我們自己。”為此，唐世彪帶領團隊，聯合國內優勢單位對用于實現單光子探測的雪崩光電二極管的技術進行了長期攻關。

以單光子探測需要制冷環境為例，密封性不佳會導致水汽進入APD管，進而嚴重影響探測效率。為此，唐世彪帶領團隊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證試驗，不斷發現并解決問題。

“經常是遇到一個問題就在實驗室連續奮戰，上百頁的測試分析報告是常態?！碧剖辣胝f。

艱難困苦，玉汝于成。唐世彪帶領團隊花了4年的時間，終于實現了該器件和制冷工藝的全面國產化。

但是，簡單的國產化并不是唐世彪的終極目標?！拔覀兊漠a品不僅要能用，還要更好用！”因此，唐世彪帶領團隊又花了3年時間，最終實現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，性能遠超國外進口器件。

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

“可以說，十年磨一劍，我們終于實現了從‘跟跑’到‘領跑’?！碧剖辣雽Υ瞬粺o自豪。

不斷突破

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

其中，量子計算機測控系統的研發之路尤其具有代表意義。

測控系統，猶如經典計算機的主板，它和量子芯片一樣，是構成量子計算機當仁不讓的主角之一。如果沒有高性能、低噪聲、高同步精度的測控系統，再精良的量子芯片也無法真正發揮計算能力。

與量子通信中的單光子探測器一樣，量子計算的測控系統同樣經歷了一個從初期的進口到自主研發的艱難探索之路。尤其是當我國的量子計算進入國際第一梯隊之后，國外相關技術封鎖愈發收緊。

“這已經不是買不到最新一代產品的問題，而是到了必須要自主研發的關鍵時刻。”唐世彪說。

而唐世彪面對的是一片怎樣的“無人區”呢？

首先，量子測控的難度非常之大。唐世彪說，量子測控相當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境參數變化帶來的影響。

其次，這是一項沒有現成的標準可以參照的研發，幾乎相當于是在“迷霧中修路”。尤其是在千比特測控系統研發初期，甚至沒有性能足夠高的量子芯片作為“靶子”來提供“反向驗證”指標的合理性。

為了解決測控系統集成度提高之后的散熱問題，唐世彪帶領團隊搭建了一個模擬從-50℃到80℃之間的高低溫實驗箱。工程師們通過觀察板卡內上百個監測點的溫度變化，在密集的數據中分析不同器件的散熱狀況，以便探尋最優散熱方式。

在整個實驗的半年時間里，唐世彪都感覺像在和時間賽跑。“一輪實驗要持續三四天，結束后立刻分析數據、調整設計，再重新進入下一輪測試?！碧剖辣胝f，實驗看起來就是循環往復，但是沒有捷徑。

去年6月16日，由國盾量子自主研發的超導量子計算測控系統ez-QEngine2.0正式交付，并成功應用于我國最先進的超導量子計算機——“祖沖之三號”上。這標志著我國在千比特規模測控領域實現了自主可控。

量子筑夢

最近在合肥大學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。趙忠堯是中國科學技術大學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的重要奠基人。

“他的一句話直接影響了我的職業選擇?！簧洑v過許多坎坷，唯一希望的就是祖國繁榮昌盛，科學發達。尚需當今與后世無私的有為青年再接再厲，繼續努力’?！碧剖辣胝f。

從中國科學技術大學博士畢業后，唐世彪于畢業當年加入科大國盾量子技術股份有限公司。正是那一年，剛剛成立的國盾量子在國內率先走上了探索量子技術產業化的道路。

“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，就必須要繼續發揚新時代勞模工匠精神?！闭劶巴渡砹孔涌萍籍a業化“無人區”，用量子筑夢，以科技強國，唐世彪在宣講現場這樣勉勵校園里的學子們。（工人日報客戶端記者 陳華）

來源：工人日報客戶端