2020年4月1日
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与疫情赛跑,这里的国家重点实验室与量子计算死磕

“过去这两个月,通过与南京大学电子学院张蜡宝教授、吴培亨院士团队以及中山大学蔡鑫伦教授的合作,我们在实验室首次实现了基于芯片的量子通信接收端的研发与测试,这对于推动未来的实用量子通信是重要一步。”3月21日,南京大学固体微结构物理国家重点实验室马小松教授告诉科技日报记者,疫情期间,他们手头正在做的国家重点研发计划“人工微结构中的量子、类量子效应及功能集成光子芯片”,取得了阶段性进展。该项目正在尝试突破芯片元件间兼容性问题,发展关键工艺技术,研发高效的多功能集成光量子芯片并实现特定量子信息处理。

近日,受新冠肺炎影响,南京大学推迟了开学时间,但这并没有影响固体微结构物理国家重点实验室争分夺秒的科研攻关,多个团队以试验加远程监控以及师生线上研讨的方式,与疫情抢时间。

刚刚摘得中国光学进展十大进展又扎进量子通讯

马小松团队有约30人,其中有一位武汉籍的研三学生张佩瑜。受疫情影响,张佩瑜假期没有回家,从放假到正月十三,她一直在实验室做芯片化的量子通讯模块,为制备量子通讯接收端做准备。

随着疫情的发展,张佩瑜也渐渐开启了远程模式,在实验室调控好设备后,她和团队的师生可以远程监控试验进展。马小松与大家一起模拟数值、推导理论、设计芯片。

“团队里的同学来自五湖四海,因为没法返校做试验,我们就每周开30人的线上组会,大家会讨论各自阅读的最新文献,交流学习心得。”马小松说。

3月20日,马小松与祝世宁院士团队刚刚凭借“光的波粒二象性的可控量子叠加”摘得“2019年度中国光学进展十大进展”。

南京大学固体微结构物理国家重点实验室主任陈延峰介绍,疫情期间,实验室在做好疫情防控的同时,也在有序开展科研。“如果到实验室工作的话,需提前一天申报,我们还到处联系,为做试验的师生提供口罩。物业也会对实验室公共区域每天消毒。”

3月20日,宋凤麒与张敏昊在南京大学固体微结构物理国家重点实验室做试验,受访者供图

线上线下头脑风暴

青年教授宋凤麒也一直在与疫情“赛跑”。他的团队目前正在承担国家自然科学基金委的“原子团簇-狄拉克电子体系复合系统的强磁场输运及新奇量子态”研究。疫情期间,他正带领团队进行拓扑量子器件和单团簇器件的制备与测量。“这几天,我们已经在实验室培养出一些优质的磁性拓扑材料单晶。还获得了一个单分子驻极体存在的关键证据,这让我们看到未来制备单原子存储器的希望。”宋凤麒说。

由于学校还没有开学,他团队几个青年教师便分工协作,每个教师对接三四个研究生形成小组。各个小组都在线上一起集体学习,讨论确定工作方案,再由留在南京的青年教师,带着大家的需求,集中到实验室现场操作,然后在线获得数据,一起分析其中的物理过程和量子效应。

“此前,我们已经利用粉末样品实现了单分子驻极体的单器件存储功能,但团队中一位美国学者建议,需要在致密的块状材料中验证才能最终证明我们的结论。由于负责这一工作的学生还在甘肃,我与王伯根、刘俊明教师进行讨论,觉得有可能可以直接把粉末压成致密的块体。前两天,我和工学院张善涛老师一起去实验室试了一下。本来觉得很困难,没想到一次就获得了高质量的压片。”宋凤麒兴奋地说,虽然现在实验室每天只能有1人去做实验,但南大的颜志波、厦门大学的谢素原教授和中国人民大学季威教授等合作者也都鼎力相助,团队精诚合作,奇思妙想不断,这让他们可以按期完成研发计划。