上海化工研究院(上海化工研究院检测中心官方网站)
上海化工研究院，上海化工研究院检测中心官方网站
炎炎夏日里，悠长假期中，由上海市教育委员会与世界顶尖科学家协会上海中心联合实施的“未来科学家”培养计划科学素养提升营正火热进行。
自5月20日开营之日起，“未来科学家”培养计划将分批次举办共20组为期1天的科学素养提升营活动，每组5名学员，活动将持续到7月下旬。
7月7日，科学素养提升营进入中国科学技术大学上海研究院，课题组负责人黄合良副教授的团队成员们迎来了五位小学员。
中国科学技术大学上海研究院拥有一支国际著名的量子科技前沿研究团队。上海量子科学研究中心副教授黄合良，就是“祖冲之号”量子计算优越性实验理论工作负责人。
大名鼎鼎的“祖冲之号”量子计算机，学员们当然早有耳闻。但量子到底是什么却令人挠头。有个成语“不自量力”，最早被大学物理专业的一些学生戏说为“不要自学量子力学”，因为真的太难了！
无论是读高中的王恩慧和张又尤，还是孙嘉辰、储靖哲和胡耀儒这三位初中生，都觉得量子力学离自己还有些遥远。不过没关系！虽然黄合良老师因紧急科研任务未能亲自授课，却把团队的精兵强将悉数调遣出场。课题组成员、中国科学技术大学博士后关卉杰对学员们说：“就用这一天的时间，感受一下量子世界吧！”
跨过这座校门，跟着科技前沿的团队学习量子物理
合肥国家实验室博士后徐昱带着学员们走进第一站：展览厅，入口处最醒目的位置就是以中国古代数学著作命名的“九章”光量子计算机模型。
徐博士讲解“九章”模型
“九章”看起来和学员们认识的计算机十分不一样。密布的光学元器件，纵横交错的线路，本身就像一团谜。然而它处理高斯玻色取样的速度，比最快的超级计算机还要快100万亿倍。它使得中国成功达到了“量子计算优越性”里程碑，确立了国际量子计算研究的第一方阵地位。
光学元器件密布
光量子计算机和传统计算机截然不同
“九章”奠定了中国在量子科研中的世界地位
徐博士带着大家整体了解了中国量子计算和量子通信的历史。二十年时间、一代科研人的奋斗，如今的“墨子号”量子科学实验卫星，已经实现了千公里级的星地双向量子纠缠分发。在徐博士的描述中，当星地双向分发时，卫星在夜空中发出绿光，地面装置发出红色的光，那场景显得格外科幻。
量子力学依然有许多待解之谜，但基于量子科技已经开发出了很多酷酷的工具。
一代科研人走过量子之路
基于量子科技已经开发出了很多酷酷的工具
徐博士亲自参与了部分量子科研项目
现场体验量子加密通信
学员们还走进了量子保密通信上海控制中心
徐博士还分享了科研过程中的一些回忆：为了挑战更远距离的量子通信实验，他曾经和老师、师兄们在青海湖边用集装箱搭起临时实验室。最冷时零下十度的气温，他们与世隔绝，抬头能看到银河横亘夜空，此时实验开始，他们开始和湖对岸的同事互相发射绿光……量子科研那些艰苦的时光，却被徐博士描述得充满了诗意。
学员们的第二站，直接就走进了超导量子计算机的机房。
学员们曾在电视新闻里见过“祖冲之二号”。现在亲身站在机房里，面前就是一台巨大的超导量子计算机，不由得发出阵阵惊呼。
站到超导体量子计算机的旁边是一次宝贵的体验
观察量子计算机机房的布局
超导量子计算机的工作原理是在超低温环境下，利用一种名为约瑟夫森结的超导电子器件构建一个非简谐二能级系统，人们就得到了人造量子比特。
超导计算机最醒目的构成部分，就是循环液氦、分级降温的罐体。它使得安放在中央的芯片在超低温下成为超导体。超导量子计算机的温度始终处于实时监控之下，确保芯片处于超导状态。
计算机的芯片就在罐体内
感受一下超导量子计算机的“算力”
中国科学技术大学博士后关卉杰，为学员们准备了一节深入浅出的量子入门课。
关老师从经典物理、相对论物理和量子物理的三分天下谈起，讲到全世界最著名的那只“薛定谔的猫”。双缝干涉、波粒二象性、量子隧穿，量子纠缠、量子叠加……原本一片混沌的各种概念，被关老师清清楚楚地归置到了量子大厦的各个楼层和单元里。
一节深入浅出的量子力学课
关老师把很多难以理解的概念都解释得很浅显
该烧脑的地方还是烧脑
对于学员们来说，这节课的内容是艰深的，但形式却又相当好玩。关老师甚至还下载了一款《Hello Quantum》小游戏给大家玩。这个有趣的小游戏，清晰而直观地阐释了量子计算机的工作原理。
量子力学小游戏
虽然学员们对量子理论还比较懵懂，但一上手却绝不含糊。一旦摸清了游戏机制就进展神速，不到半小时就有人通了关。老师们惊诧之余，连呼量子计算机的未来还得靠“未来科学家”。
量子计算机的未来还得靠“未来科学家”
学员们问题更多了，但量子世界不再陌生
“反直觉”的一天过去了，用抽象思考超越日常经验，正意味着科学思维的开始。然而学员们心头的问题更多了：量子计算机被用来计算什么？量子计算机的计算速度更快吗？量子计算的结果为什么不是确定的而只是概率？爱因斯坦这次错了吗……
这当然是一个好的开端。涌现的问题越多，越说明他们已经接近了量子世界——万物的阴影，都勾勒出它自身的轮廓。
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编 辑：秣 马
责 编：小 文
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