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编辑：Sophia
计算机视觉联盟  报道  | 公众号 CVLianMeng

转载于 ：浙江大学，钱江晚报

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这个假期，大家宅在家做了些什么？

在浙大有位博士生

他说做研究就像打电脑游戏

躺在被窝还能开展量子研究

他两破世界纪录

三年两获浙江大学竺可桢奖学金

他就是物理学系凝聚态专业博士生宋超

一起看看他的“躺赢”故事

1

能高精度操控量子

犹如打通了穿山隧道

三年前，正在读硕士的宋超，便曾凭借多项科研成果第一次获得竺可桢奖学金。

2017年，宋超和团队制备出具有10个超导量子比特的量子芯片，打破了原有的在固态量子器件中生成纠缠态的9量子比特数目的世界纪录。2019年，宋超和团队将超导量子比特数芯片上的量子比特数推至20。

量子比特数以及量子比特数推至20到底是啥意思呢？量子是现代物理中的一个重要概念，一个物理量如果存在最小的不可分割的基本单位，则这个物理量是量子化的，最小的单位称为量子。简单来说，量子是一系列微观粒子的统称。

量子系统的各种相关特性是带有信息的，比如一个或几个处于纠缠状态的量子会携带若干信息，我们可以对这些信息进行计算、编码后信息传输，而量子比特就是存储量子信息的基本单元，对应经典计算机中的比特。

在20量子比特芯片上制备薛定谔猫态的概念展示图

宋超介绍，国外的研究机构曾有过20、50甚至70超导量子比特的芯片的报道，但是这一次他们制备出20超导量子比特芯片的意义在于实现了对量子信息的高精度操控，“因为量子信息非常脆弱，操控它们对于控制噪音和控制精度有着非常高的要求”。

通过量子模拟，研究者能发现更多原子分子的运行规律，进行新药物和新材料的研发；还能建立模型，对问题进行优化。

宋超说，问题优化就好像在群山中寻找最低的山谷。从起点出发，传统计算机若要找到最低的山谷，需要不断翻山越岭；而量子模拟则相当于提供了穿山的隧道，有助于更容易地找到最低的山谷。这在最优物流线路设计等实际问题中有所应用。而量子计算则能够帮助人们分析大数分解，在提高信息安全性方面大有作为。

2

因研究量子放弃保研和出国

躺被窝里还在做实验

2011年，宋超进入浙江大学，就读于竺可桢学院和物理学系联合管理的求是物理班。他对量子的兴趣开始于大二。

大四时，他放弃保研准备出国，但当时他正做毕业设计实验，希望利用几何量子相位开发一种新型多量子比特逻辑门。这让他停下了升学的脚步。

最终他们实现了当时世界上精度最高的四量子比特逻辑门，成果发表在Nature子刊上。

“我的导师对我说，‘你留下来，我们在这里可以做出世界一流的成果’。确实，现在我们做到了。”宋超的话语里有感激，也有自豪。

因此，在做了一年科研助理后，2016年，宋超通过考研再次进入浙大。

在普通人眼中，量子的世界离日常十分地遥远。宋超笑着说，每个物理学系的本科生在初入学时，都会经历“三观的重建”，他也不例外。

宋超说，在微观世界里，原子和分子都按照量子力学的特有规律运动，而我们所熟知的经典物理定律，比如牛顿力学，是无法应用到微观的量子世界的。

“但有意思的是，当微小的原子和分子不断累积，成为我们平时能看见的宏观物体，它们所带有的量子特性就消失了，转而按照经典物理学的定律运动，这很挑战人们的三观，仿佛微观世界与宏观世界脱钩了。”宋超说，“这就是量子力学有意思的地方，它与经典物理学之间的矛盾，让二者格格不入。”

最近几年，实验室逐渐实现了自动化，通过电脑就可以操控实验设备，测量实验数据。“我放假在家，躺在被窝里，还可以看着电脑，就可以操作实验仪器了。”宋超笑着说。

宋超打了个比方，“我们用电脑操控实验设备，就像一些人爱玩电脑游戏，唯一的区别在于，游戏里的场景和画面会出现在屏幕上，而对于我们来说，看到电脑上的实验数据，就能直接脑补量子运动、纠缠的神奇画面。”

“研究中确实会出现很麻烦的情况，但当你静下心来去探究，可能就会有意外的收获。”宋超认为，普通人能够了解到量子的存在就已足够。“而对于研究者来说，我们希望有进一步的研究成果，推进量子模拟和量子计算，更好地为一些基础科研领域服务。”

3

如何成为更好的自己

宋超这么说

1、希望大家能有一定的紧迫感，或者说是对自己的时间有一定的掌控度。对时间的规划是非常重要的，管理时间的效率提高了才能更好地完成自己的任务。

2、多去了解一下自己这个领域最前沿的状态是什么样子的，然后规划自己的未来。提前对以后要走的路做好一定程度的准备，当真正踏上路时才不会茫然无措。

3、不要用身体上的勤劳去掩盖你思想上的怠惰。大家会下意识地去先做一些简单的，没有挑战性的事情以及重复性的劳动，真正需要重视的是先去做最重要的事情，跳出自己的舒适区。

END

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