合肥有条“量子大道”
在中科院量子信息重点实验室量子网络研究组，科研人员在调试量子资源转化实验光源。（资料图片）本报记者 徐旻昊 摄
科技人员在量子通信“京沪干线”及“量子科学试验卫星”合肥总控中心可以与北京管控中心、济南控制中心、上海研究院保持实时联系。（资料图片）本报记者 黄连广 摄
▲本源量子的科研团队和中国科大的研究人员在进行学术交流。（资料图片）本报记者 李博 摄
新世纪以来，以量子信息技术为标志的第二次量子革命大幕已经开启，世界主要国家纷纷把量子技术作为未来战略制高点，我国《“十三五”国家科技创新规划》将量子技术作为“引领产业变革的颠覆性技术”重点开发。在安徽合肥，多支平均年龄只有30多岁的量子科学团队，接连实现量子通信、量子计算、量子精密测量的重大突破，并在量子信息产业领域崭露头角，吸引了世界的目光。在群雄逐鹿的量子信息产业，安徽合肥如何“掘金”并实现持续领跑？
量子产业迎来“独角兽”
“量子中心”，是合肥高新区的金字“招牌”。在合肥高新区创新产业园一期与二期之间，横贯东西向的马路——云飞路沿线，密集布局了一批量子领域骨干企业。从2009年成立的国盾量子，到近三年来陆续设立的国仪量子、本源量子、中创为量子，这条路成为名副其实的“量子大道”。目前，该高新区拥有主营量子技术企业5家、量子关联企业20余家。合肥市量子信息产业相关专利占全国12.1%，排名仅次于北京，位居全国第二。
2019年11月13日，上海证券交易所科创板股票上市委员会2019年第45次审议会议显示，国盾量子IPO成功过会。2019年初，国盾量子获评“独角兽”企业，实现安徽历史上零的突破，估值超过10亿美元。对于独角兽企业的界定有通行的标准，对于创业企业来说，成立时间需在10年内，获得私募投资后估值达到10亿美元且没有上市，满足以上3个条件可称之为独角兽企业。独角兽企业形成的创新往往是颠覆性的，能够带动产业变革。
作为安徽首家“独角兽”企业，国盾量子技术起源于中国科大潘建伟院士团队，该公司已掌握具有自主知识产权、实用化量子保密通信核心技术，拥有国内外量子技术相关专利194项以及多项非专利技术。国盾量子总裁赵勇介绍，国盾量子是全国首家从事量子信息技术产业化的创新型企业，公司产品应用于量子保密通信“京沪干线”“国家广域量子保密通信骨干网络”“武合干线”等项目。从产业“无人区”出发，国盾量子在量子通信应用技术研发、实用成果转化及产业化方面已走在世界前列。
“维修专业及时可靠，解决了卡脖子问题，为我国仪器之表率。”2019年11月28日，清华大学分析中心磁共振实验室为国仪量子送来一份锦旗。当月，该实验室某国外品牌电子顺磁共振波谱仪测不到信号，返回原厂维修需等待较长时间且费用较高，实验室尝试联系国仪量子维修。去年，国仪量子发布中国首台商用“脉冲式电子顺磁共振（EPR）波谱仪”，具有EPR产品自主研发实力和专业服务支持体系。国仪量子第一时间安排工程师前往现场排查和检修，几天就使该实验室的EPR谱仪重新测到信号，恢复正常工作。
国仪量子技术起源于中国科大杜江峰院士团队，主要瞄准量子精密测量和量子计算，2019年11月获评“潜在独角兽企业”。2005年，杜江峰曾带着500万元的预算经费去德国购买一台仪器，但当他去的时候，人家改口要900万元，这坚定了他为国铸造仪器的决心。国仪量子成立几年来，不仅推出量子钻石单自旋谱仪、脉冲式电子顺磁共振波谱仪、金刚石量子计算教学机、量子钻石原子力显微镜等科学仪器和扫描电镜，而且发展了以量子传感器为代表的系列核心器件，相关产品填补国内空白，并突破国际禁运。
“量子计算从芯片、主板到测控系统、操作系统，再到应用软件、云服务，必须全方位去布局。”本源量子首席科学家郭国平介绍，2020年底，他们有望推出中国首台自主知识产权的量子计算原型机，包含6个比特超导量子芯片，随时随地可以网络访问。
本源量子取“追本溯源”之意，技术起源于中国科大郭光灿院士团队，是国内首家以量子计算机的研制、开发和应用为主营业务的初创型公司。本源量子成立2年来，已申请量子计算领域专利、软件著作权、商标共计200余项，在量子芯片、量子测控、量子软件、量子计算机和量子云平台等业务领域也实现多项“国内第一”，如发布首款国产量子控制系统——本源量子测控一体机、首次实现10个超导量子比特的量子计算芯片等。
建好平台激活“动力源”
对于科技创新而言，原始创新是“源头活水”，无论是科技革命还是工业革命，依靠的皆是基础研究和原始创新的重大突破。就量子信息产业来说，安徽省在量子科学领域的重大发现，催生了一系列变革性技术，这正是合肥量子产业发展壮大的“动力源”。
“一方面，我们背靠中国科大；另一方面，安徽有很好的政策环境。”谈起合肥量子产业的蓬勃兴起，国仪量子总经理贺羽坦言，中国科大在量子科技原始创新方面优势明显，在做好科研的同时“沿途下蛋”，于是诞生了一批独角兽和潜在独角兽企业。目前，安徽省已运营总规模100亿元的量子科学产业发展基金，并设立墨子量子科技基金等。近年来，中国科大涌现出全球首颗量子通信卫星“墨子号”、全球首台光量子计算机、全球首条量子保密通信网络“京沪干线”等一批“安徽首创”重大成果。
建好创新平台，让“动力源”强起来。在量子领域，安徽把创建量子信息科学国家实验室作为科技创新“一号工程”，在资金、土地等方面出台“真金白银”支持政策，量子研究院科技管理模式入选中组部“攻坚克难案例选编”。按照合肥综合性国家科学中心统筹安排和整体部署，安徽省联合中科院、中国科大围绕“量子通信与量子计算机”等重大项目，持续推进量子信息科学国家实验室建设，在全球范围内吸引和培育数千名量子技术领域各类专业人才，形成一大批核心技术成果。
“当前，量子信息科学已进入深化和快速发展阶段，特别需要多学科交叉融合和各项关键技术攻关，需要国家层面进行顶层设计和系统性布局。”潘建伟院士建议，尽快实质性启动量子信息科学国家实验室建设和相关领域科技创新项目。
作为科教基地城市，合肥拥有中科院多个研究所和中国科大等高端科教资源，为量子科技的发展及产业化提供了源源不断的技术基础、高端人才、知识产权等。目前，聚焦量子信息技术领域，安徽省除了正在筹建量子信息科学国家实验室外，还拥有合肥微尺度物质科学国家研究中心、中科院量子信息重点实验室、中科院微观磁共振重点实验室等三大重要创新平台。近年来，这三大依托中国科大建设的高端创新平台瞄准量子科技前沿，为安徽省抢占量子科技国际竞争和未来发展制高点贡献了重要力量。
合肥微尺度物质科学国家研究中心，是科技部2017年批准组建的6个国家研究中心之一，在合肥微尺度物质科学国家实验室筹建十余年的基础上组建。作为国际量子信息实验研究领域开拓者之一，潘建伟院士领衔的光与冷原子物理研究部面向信息安全、计算能力、测量精度等重大需求，开展基于光与冷原子物理体系的前沿基础研究，引领世界多光子纠缠和干涉度量发展。郭光灿院士率领的中科院量子信息重点实验室，是我国量子信息领域首个省部级重点实验室，长期从事量子通信与量子计算理论与实验研究，做出一系列国际一流水平的原始创新成果，是中国量子信息领域人才的重要培养基地之一。杜江峰院士率领的中科院微观磁共振重点实验室，在量子计算、量子模拟、量子精密测量等方面，均做出系列具有重要国际影响的研究成果。
一步一个脚印“朝前迈”
量子通信可以提供原理上无条件安全的通信方式，量子计算可以带来计算能力的飞跃，量子精密测量可以大幅提高测量精度。“目前，在量子通信领域，我们扮演着领跑的角色，在量子计算、量子精密测量方面也做得非常有特色。”潘建伟院士介绍，近年来，中国科大多个团队在量子通信、量子计算、量子精密测量领域取得很好的进展，在国际上占据了一席之地。安徽在量子科技领域也慢慢形成集聚效应。
当前，量子技术研发正在世界各地掀起热潮。2018年，美国国会通过为期10年的国家量子行动法案，计划在从2019年开始的5年里，最高投入13亿美元攻关超精密量子传感、防黑客量子通信以及量子计算等。欧盟也发布量子宣言，从2018年开始启动一项耗资10亿欧元的项目。日本计划2019年底前推出量子技术研发战略，为今后10年具体发展步骤制定时间表。美国专家曾指出：“德国最先开展核武器研究，但美国率先造出原子弹；前苏联最先进入太空，但美国率先实现了登月。尽管目前中国在量子技术若干方向上暂时具有优势，只要美国有意愿，就一定能够再次领先。”潘建伟院士坦言，中国目前在量子信息技术某些方向的领跑，不等于永远领跑，只有永不止步、持续投入，充分激发科学家的创新活力，才能持续保持世界领先的地位。
“在量子计算领域，我们与国际的差距至少有3年-5年，要不惜代价去追赶。”本源量子首席科学家郭国平说，在巨头时代，商业模式创新很重要，但核心技术掌握在自己手中更重要，没有核心技术国力就没法得到持续提升，唯有咬牙坚持、甘于坐冷板凳，努力把源头技术做好。作为一家初创型公司，本源量子一口气设立6个事业部，在量子计算领域全方位布局。“可能很多人觉得我们自不量力，但这些地方都去做，才有可能引领发展、创造奇迹。”郭国平认为，量子计算要从生态做起，在下一代量子计算机来临之时，中国应有自己的操作系统和整个生态链，否则会一直受制于人。“无论与国外有多大差距，我们依然要追赶，但同时要勇于承认差距，然后一步一个脚印地往前走，这也需要社会各个层面的耐心、理解和支持。”郭国平动情地说。
“国仪公司离倒闭还剩200天”……走进国仪量子总经理贺羽的办公室，一条警示横幅赫然在目。“我们要时时保持清醒头脑，增强忧患意识。”贺羽说，搞科研与搞企业其实差别很大，搞科研做100次实验只要成功1次，就是成功；但企业研制生产的仪器运行100次，失败了1次，就是失败。“做仪器不能靠天收，推出的产品必须具有可靠性、易用性、可生产性、可维护性，要一直想着用户，用工匠精神去打磨产品。”贺羽表示，国产仪器产业的发展，是一个不断试用、不断迭代的过程，他们将一边埋头磨炼产品，一边抬头看国际前沿、瞄准高端市场，对标国际巨头的仪器产业，做国产替代和国际首台，首先在一个点上突破，然后一步一个脚印向市场投放，并加强技术和售后跟进，今后期待在产业应用方向上破局，实现更大规模的生产和应用。
“量子信息产业发展，依然存在研发人才短缺、投入不足等‘短板’，这也是普遍现象。”贺羽坦言，希望今后有更多的试用政策反哺到用户，有基础专项资金的引导和工程化的项目资金来推动量子信息产业发展。“目前，国家和安徽已出台多项优惠政策，为量子信息产业发展营造良好的创新环境。相信在这样的时代大背景下，我们一定可以实现自己的梦想，成为量子技术应用及科学仪器产业的全球领导者。”贺羽表示。
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