上海主动布局量子技术研究 累计承担19项国家973计划和重大研究计划

　　8月16日凌晨1时40分，世界首颗量子科学实验卫星“墨子号”发射升空，如果卫星成功运行，我国将成为世界上第一个实现卫星和地面之间量子通信的国家。

　　就在同一天，上海市“十三五”科技创新规划出炉，将“量子材料与量子通信”作为重要战略方向作出部署。上海多年来持续布局量子调控前瞻性研究，据不完全统计，自2003年以来，已累计投入近1.2亿元，支持量子方向相关项目200多个。

　　科研经费“雪中送炭”

　　量子科学实验卫星工程常务副总师、中科院上海分院副院长王建宇至今清晰记得，中国科学院2008年启动“空间尺度量子实验”关键技术研究时，上海市科委主动找上门，给予500万元支持，有力地助推了量子科学实验卫星这一项目的上马。这是上海在量子技术领域布局的第一个重量级项目。

　　上海交通大学“光子集成与量子信息”实验室负责人金贤敏，2014年离开量子芯片研究方面国际顶尖的牛津大学伊恩·沃姆斯利研究团队，回到上海创建实验室，用两年时间完成了光量子芯片制备的平台搭建和技术参数摸索工作，并在芯片上的光损耗和三维集成等关键技术能力上实现了超越。这边是令人振奋的科研创新，那边却是科研经费的捉襟见肘，“70%的钱都用来购买和研发仪器设备了，由于经费上的压力，有些重要实验也做不了。最近，市科委一次性支持的400万元到位了，真的是雪中送炭。相比锦上添花，这笔经费的能效比大得多。”金贤敏说。

　　上海正活跃着一批重要的量子调控技术研究队伍，累计承担了19项国家973计划和重大研究计划，培养了15名首席科学家。

　　人才政策建“绿色通道”

　　金贤敏先后入选了上海启明星计划和上海千人计划。其中上海千人计划要求候选人在国外获得副教授职称或有其他永久职位，金贤敏当时虽然获得了欧盟授予的“玛丽·居里”学者，但仍不完全符合条件。他凭借着在量子信息领域的独到研究，被上海认可和接纳。“上海的科研环境和氛围特别好，除了在学校有很多志同道合的同事，每次遇到科委基础处的工作人员，能酣畅淋漓地聊上两个多小时的科学和技术问题，他们不仅对于前沿科技非常了解，对人才也是求贤若渴。”

　　和“海归”金贤敏不同，华东师范大学精密光谱实验室主任吴健是上海培养的本土优秀人才，曾先后获得上海市东方学者、曙光计划、青年科技启明星等人才计划的支持。今年年初，36岁的他成为了全国最年轻的国家重点实验室主任。

　　今年，在上海市自然基金中专门设立了针对40岁以下青年人才的“量子调控”探索类项目，为支持该方向后备人才发展建立了绿色通道。目前，已有11位青年才俊入选。

　　在青年科技启明星计划、优秀学术/技术带头人计划、浦江人才计划等基础上，上海还新增了专为32岁以下科研人员提供支持的“扬帆计划”。多种形式的人才支持政策相继为55名量子技术领域的青年科研人员提供了科研上的“第一桶金”。

　　部分技术居第一梯队

　　尽管量子通信的概念不是中国人发明的，中科大上海研究院潘建伟团队已在这一领域占据了国际引领地位。团队成员之一、科技部973青年项目首席科学家张强介绍，最近，该团队做了一个400公里点对点光纤量子保密通信实验，创下了新的世界纪录。作为“天地一体化”的地面设施，总长2000余公里的量子保密通信“京沪干线”将于今年底建成，届时两地的金融、政务等机构就能进行保密通信。

　　不仅仅是量子通信，上海的量子调控技术在某些“点”上已经处于国际第一方阵。

　　今年5月，华东师范大学“分子多维精密测量平台”接待了奥地利维也纳技术大学的研究小组。“以前都是我们往国外实验室跑，现在好几个国际知名的实验室都来上海合作研究。”吴健颇为自豪地说，这一平台在分子精密测控方面取得多项具有国际影响力的原创性成果，解决了二十多年来的科学难题。为了探测长寿命量子态的跃迁谱线，他们还研制成功两套冷镱原子光钟，钟频率的长期稳定度已达10的负17次量级，属国际先进水平。“我们有些实验也是世界上仅有的，比如一个光子被分子吸收，在电子的两个不同量之间会有关联，目前还只有我们实验室能够呈现。”

　　“损耗是量子通信、量子计算和量子精密测量中非常重要的东西，我们可以非常自信地说，我们的极低损耗光子芯片方面已经是第一梯队了。”金贤敏介绍，如今在上海交通大学的实验室，只需3个小时就可以完成一个由1600个光子波导光源组成的大规模光子芯片。这在牛津大学的实验室，则需要半年才能完成。上海交通大学的这个实验室致力于量子信息芯片化集成化研究，是目前国际上少有的既能自主制造高品质光子芯片，又能制备量子纠缠的小组。

　　2014年3月，复旦大学物理系张远波教授课题组在《自然·纳米技术》发表论文，在国际上率先发现了一种新型二维半导体材料——黑磷。黑磷的电子移动速度堪比石墨烯，将有可能替代传统的硅，成为电子线路的基本材料。如今国际上也都在紧跟这个方向做进一步研究。今年4月，张远波教授课题组首次在高迁移率的黑磷器件中观测到了量子霍尔效应，这一发现使黑磷成为了屈指可数的可用于研究量子输运现象的材料体系之一，为进一步研究黑磷中的新奇量子物理现象奠定了基础。

　　“不久前，美国和欧盟都高调加大了对量子技术研究的投入。令人欣慰的是，相比材料基因组计划和脑计划，我们这次不是被动跟跑，而是主动布局。”市科委基础处处长陈馨介绍，上海对于量子技术的布局是基于对科学前沿发展趋势的研判。推进上海科创中心建设，必须重视基础研究，加强原始创新，既要鼓励自由探索，也要选择重点方向。对于选定的重点方向，要系统筹划、整体布局，以交叉融合的方式向前推进。接下来，上海还将搭建一个以量子卓越中心为核心的功能性平台。