作者/ IT时报 贾天荣 编辑/ 潘少颖 孙妍
2009年夏天,合肥还远不是今天这座“量子之城”的模样。多年以后再回忆,如今已是大国工匠的唐世彪仍记得,那时候,高架桥只有一条,修了三四年还没通车。中国科学技术大学校园外,大片空地还未开发。
对于很多毕业生而言,留在合肥并不是一个主流选择。“我们那一届出国的、去外企的、去沿海城市的很多。”唐世彪回忆,当时的他已经签好了一份在外地的工作,火车票都买好了。
就在离校前夕,导师找到他,说团队准备做一家量子产业化公司,希望有人能留下来。
“不到24小时,我就决定留下了。”让唐世彪下决心的,并不是现实条件,而是一种很难说清的情绪,“在科大待了9年,对这里感情太深了。买完火车票以后,我天天在校园里逛,很舍不得。”
另一个更重要的原因,则是他隐隐意识到,量子通信也许不仅是一项科研成果。“那时候我们想做的,是量子通信的‘网络’,国家未来信息安全基础设施的一部分。”没人知道这条路会走多远,因为那时,全球都没有成熟的量子产业化经验。
“跟随和在‘无人区’领跑是不一样的,跟随至少知道方向是对的,但在无人区,你走的每一条路,都可能是错的。”
在这种几乎没有参照物的情况下,一群年轻人留在了合肥。他们没想到,这条路,一走就是17年。
吃过被“卡”的苦 踏上自主攻坚路
早期的办公室只有一两百平方米,设在合肥留学人员创业园里,条件简陋。实验室里经常堆满设备、光纤、测试板卡。很多东西买不到,只能自己做;国外能买到的核心器件,不仅价格昂贵,还经常被“卡脖子”。
唐世彪至今记得第一次被“卡”的感觉。2009年前后,团队启动做量子通信产业化的研发。在初期实验室阶段,用几个国外单光子探测器做的实验没问题,可一旦进入工程阶段,问题立刻暴露出来。
合肥城域量子通信试验示范网有40多个节点,需要上百通道探测器。“对方一开始还能卖,等我们开始做规模化之后,就开始限制供货了。”周期长、价格高、良品率低,“一只管子两万元,一个设备里四只,仅管子成本就接近十万元。”
更让他们难受的是,国外厂商会把性能最好的器件留给自己,把稍差的卖出去。“那时候很不甘心,即使我们其他地方做得再好,也很难追上。”唐世彪意识到,如果核心器件不能自主可控,中国量子产业永远做不大。
2010年,团队下决心做国产化替代,这是一条极其漫长的路。
早期做出来的探测器体积很大,可靠性也不高。设备低温运行时,对气密性要求极高,只要封装稍有问题,性能就会迅速下降,有些设备用一年之后性能开始往下降,这对通信系统来说是不可接受的。
后来几年里,他们开始反复做小型化、封装研究和可靠性验证。仅测试分析报告,就做了数百份。
“很多时候不是设计问题,而是材料、高低温环境适应性、工艺细节等问题,我们只能一点点试。”历经无数次实验与优化,唐世彪带领团队终于攻克单光子探测器等关键核心技术,成功实现核心器件国产化,打破了国外技术垄断,实现我国在量子通信核心器件领域从无到有的突破。
在此基础上,唐世彪团队持续创新,用多年时间将单光子探测设备体积缩小40倍以上,过去像机箱一样大的设备,如今已经缩小到“小拇指”大小,在可靠性、成本控制和体积优化上实现全面领先。
目前,他已拥有各类授权专利100余项,其中,国外专利3项,多次荣获安徽省专利金奖,用自主创新的“尺子”丈量中国量子科技的发展轨迹。
做科研不能靠运气 “笨办法”才能行稳致远
这样的问题在科研道路上比比皆是。除了技术本身的难题外,科研团队面临的最大挑战,往往来自认知层面的转变。长期以来,量子科技研究者更习惯于科研思维——关注原理验证、追求指标突破,而非产品在复杂环境中的长期稳定运行。
在量子领域深耕多年,唐世彪对“问题”的态度,也经历了一次明显转变。最初从学校走向工程一线时,面对复杂问题,他并不从容。“那时候心里是慌的,总觉得问题怎么也解决不完。”唐世彪回忆。
这种状态在2018年前后发生变化。公司将航天系统中成熟的“问题归零”管理方法引入量子工程实践:每一个问题都必须彻底分析原因、验证解决措施,并形成完整闭环。团队开始以更严格的工程化方式审视问题,管理和流程随之强化。唐世彪也意识到,量子通信、量子计算并不只是前沿科研探索,更是必须走向产业化的产品。
在他看来,即便是为“祖冲之号”等重大科研平台提供测控系统,本质上仍然是科研仪器。这类系统必须按照工程化标准反复打磨,做到成熟、稳定,不能成为链条中的短板,而是要持续、可靠地支撑前沿科研。
正是在这一认知下,唐世彪和团队逐渐形成了一套新的工作方式:不回避问题,也不急于“止血”。当故障出现时,团队首先做的不是重启设备、尽快恢复实验,而是尽可能复现问题、分析根因,并通过完整的归零流程实现闭环。看似耗时的做法,反而能显著降低问题反复出现的概率。
这种方法并不轻松,问题复现和归因分析需要投入大量时间和精力,早期曾让部分新成员感到不解。但随着实践推进,团队逐渐形成共识:只要分析足够彻底,问题再次出现的概率就会大幅降低;如果问题重现,往往意味着之前的分析还不够完整。
“现在回头看,正是这些看起来很‘笨’的功夫,才为系统长期稳定运行打下基础。”唐世彪说。科研工作,最难熬的往往不是失败,而是长时间、低反馈的消耗。但在这样的磨人过程中,工程能力才一点点沉淀下来。
“量子计算实验是复杂系统,一个小问题可能导致整个实验失败,我们不能靠运气做科研。”在唐世彪看来,量子技术仍处在无人区,方向并非一开始就完全清晰,但只要路径正确、每一步走得稳,工程化的路线终将被一步步探明。
“行稳致远”,成为他对量子工程实践最直接的总结。
ez-QEngine2.0的抗噪声水平相比前代提升了十倍,但这还不够,“下一代‘祖冲之号’的要求会更高”。团队已经开始为下一代系统做准备,而那条没有清晰靶标的路,仍在前方延伸。
“我们不再是短板了”
大国工匠、国盾量子创始成员、安徽省量子信息工程技术研究中心主任......唐世彪身上有多个身份标签。但他最看重的,是“工程师”这个角色。
“工匠精神不只是精益求精,更是在无人区踏出路来的勇气。”他说。
量子计算是中美科技竞争的前沿阵地,谷歌、IBM等巨头投入巨大,进展迅速。“我们有压力,但也有底气。”唐世彪分析,“中国的举国体制优势明显,尤其是在大科学工程上。”
他提到的“底气”有几个方面:一是国家体系提供的平台支撑;二是从航天系统传承的工程化管理经验;三是近年来国家层面对量子科技的空前重视。
2024年5月10日,在国务院国资委指导下,中国电信在北京牵头成立量子通信创新联合体,2024年11月,量子通信创新联合体“扩围”行动启动……“十五五”时期,我国将聚焦量子科技等领域,加速未来产业布局,加快建设以先进制造业为骨干的现代化产业体系。
唐世彪认为,未来中国量子计算的发展重在分工协作,“芯片、测控、制冷、软件……每个环节都需要专业团队深耕。同时又要紧密协作,像一支交响乐团一样。”他的预期也务实而坚定:“我们至少要保持在世界第一方阵,并稳步向百万比特迈进。”
如今,ez-QEngine2.0已交付给中国科学技术大学等9家科研、产业单位。除了服务于“祖冲之三号”,在我国单台比特数最多的超导量子计算机“天衍504”上,其稳定性和精度也得到了充分验证。
ez-Q Engine2.0真机发布
ez-QEngine2.0研制成功后,收获了社会各界乃至世界范围内的高度评价,但最让唐世彪感到安心的一句话是:“我们不再是量子计算研究的短板。”
支撑团队走下去的动力也很明确——要做到比国外更好。“能参与这样一个关键领域研究,本身就是一种幸运。”他说,“做简单的事情没有意义,要做就做难而正确的事。”
“做‘难而正确’的事”,或许正是中国量子科技工作者最真实的写照。在科学无人区,每一次突破都意味着无数次试错;每一次交付背后,都是无数个日夜的坚守。
在无人区继续“追光”
采访结束前,唐世彪提到一个词:追光的工程师。
一方面,这是因为量子通信本身就是用光子作为信息载体;另一方面,则是他对工程师精神的一种理解。
“真正做科研、做工程的人,心中有梦想,眼里是要有光的。”这种“光”,不是浪漫化的理想主义,而是在无人区里,依然愿意坚持往前走。
17年前,他们留在合肥时,并不知道量子产业最终能走到哪里。那时候,没有成熟产业,没有成功经验,也没人能保证一定成功,很多标准、认证体系,都是后来一点点建立起来的。
但今天,当“量子大道”已经成为合肥的产业名片,当中国量子通信开始进入国际标准制定体系,当越来越多国产核心器件实现自主可控,唐世彪会偶尔想起当年那个买好火车票、却最终决定留下来的年轻人。
“如果当年不做量子,可能也会想办法做创新。”他说。
只是命运最终把他留在了这条更难的路上。过去17年,他和团队做的事情,其实只有一件:在一片没人走过的地方,一步一步,把路踩出来。
实验室里,ez-QEngine2.0仍在稳定运行。指示灯规律闪烁,它不会说话,却记录着中国量子工程数十年的漫长跋涉。
那些看起来缓慢、笨拙、低反馈的坚持,最终汇聚成了中国量子科技的一束光。
而唐世彪和他的团队,仍在继续追光。