二破世界紀錄，這位浙大博士真的不僅是“躺贏”

宋超略帶腼腆地坐在椅子上，在他的身后，是一個巨大的白色圓柱形設備，四周接滿了各式各樣的電源線路。

最近，浙江大學公布了新一批竺可楨獎學金得主名單，物理系凝聚態專業博士生宋超便是其中之一，這也是他第二次獲獎。

竺可楨獎學金是浙江大學為紀念已故校長竺可楨，於1986年設立的校內最高榮譽，每年僅評選12名本科生和12名研究生。

能高精度操控量子

猶如打通了穿山隧道

三年前，正在讀碩士研究生的宋超，便曾憑借多項科研成果第一次獲得竺可楨獎學金。

2017年，宋超和團隊制備出具有10個超導量子比特的量子芯片，打破了原有的在固態量子器件中生成糾纏態的9量子比特數目的世界紀錄。今年，宋超和團隊將超導量子比特數芯片上的量子比特數推至20。

那這個量子比特數以及量子比特數推至20到底都是啥意思呢？原來，量子是現代物理中的一個重要概念，一個物理量如果存在最小的不可分割的基本單位，則這個物理量是量子化的，最小的單位稱為量子。簡單來說，量子是一系列微觀粒子的統稱。

量子系統的各種相關特性是帶有信息的，比如一個或幾個處於糾纏狀態的量子會攜帶若干信息，我們可以對這些信息進行計算、編碼后信息傳輸，而量子比特就是存儲量子信息的基本單元，對應經典計算機中的比特。

宋超介紹，國外的研究機構曾有過20、50甚至70超導量子比特的芯片的報道，但是這一次他們制備出20超導量子比特芯片的意義在於實現了對量子信息的高精度操控，“因為量子信息非常脆弱，操控它們對於控制噪音和控制精度有著非常高的要求。

通過量子模擬，研究者能發現更多原子分子的運行規律，進行新藥物和新材料的研發﹔還能建立模型，對問題進行優化。

宋超說，問題優化就好像在群山中尋找最低的山谷。從起點出發，傳統計算機若要找到最低的山谷，需要不斷翻山越嶺﹔而量子模擬則相當於提供了穿山的隧道，有助於更容易地找到最低的山谷。這在最優物流線路設計等實際問題中有所應用。

而量子計算則能夠幫助人們分析大數分解，在提高信息安全性方面大有作為。

因研究量子放棄保研和出國

躺被窩裡還在做實驗

2011年，宋超進入浙江大學，就讀於竺可楨學院和物理學系聯合成立的求是物理班。他對量子的興趣開始於大二。

大四時，他放棄保研准備出國，但當時他正做畢業設計實驗，希望利用幾何量子相位開發一種新型多量子比特邏輯門。這讓他停下了升學的腳步。

最終他們實現了當時世界上精度最高的四量子比特邏輯門，成果發表在Nature子刊上。

“我的導師對我說，‘你留下來，我們在這裡可以做出世界一流的成果’。確實，現在我們做到了。”宋超的話語裡有感激，也有自豪。

因此，在做了一年科研助理后，2016年，宋超通過考研再次進入浙大。

在普通人眼中，量子的世界離日常十分地遙遠。宋超笑著說，每個物理學系的本科生在初入學時，都會經歷三觀的重建，他也不例外。

宋超說，在微觀世界裡，原子和分子都按照量子力學的特有規律運動，而我們所熟知的經典物理定律，比如牛頓力學，是無法應用到微觀的量子世界的。

“但有意思的是，當微小的原子和分子不斷累積，成為我們平時能看見的宏觀物體，它們所帶有的量子特性就消失了，轉而按照經典物理學的定律運動，這很挑戰人們的三觀，仿佛微觀世界與宏觀世界脫鉤了。”宋超說。“這就是量子力學有意思的地方，它與經典物理學之間的矛盾，讓二者格格不入。”

最近幾年，實驗室逐漸實現了自動化，通過電腦就可以操控實驗設備，測量實驗數據。“我放假在家，躺在被窩裡，還可以看著電腦，就可以操作實驗儀器了。”宋超笑著說。

宋超打了個比方，“我們用電腦操控實驗設備，就像一些人愛玩電腦游戲，唯一的區別在於，游戲裡的場景和畫面會出現在屏幕上，而對於我們來說，看到電腦上的實驗數據，就能直接腦補量子運動、糾纏的神奇畫面。”

“研究中確實會出現很麻煩的情況，但當你靜下心來去探究，可能就會有意外的收獲。”宋超認為，普通人能夠了解到量子的存在就已足夠。“而對於研究者來說，我們希望有進一步的研究成果，推進量子模擬和量子計算，更好地為一些基礎科研領域服務。”

記者 王湛 通訊員 梅子儀 邱伊娜 柯溢能