2015年5月26日，潘建伟在中科大青岛研究院的实验室里调试设备张端摄/本刊
“九章”和“祖冲之二号”的成果，促使我国成为目前惟一在两种化学体系都实现“量子估算优越性”的国家，牢靠确立了量子估算研究国际第一方阵的地位
2016年8月，“墨子号”量子科学实验卫星发射升空，标志着我国迈向全球量子通讯研究的推动地位。2020年12月，中国科学技术学院宣布该校潘建伟等成功建立76个光子的量子估算靶机“九章”，使我国成为全球第二个实现“量子估算优越性”的国家。2021年10月，113个光子144模式的量子估算靶机“九章二号”宣布诞生。
从“墨子号”到“九章二号”，中国科大学教授潘建伟心里不变的是对量子世界的探求和对我国量子科技发展的追求。
潘建伟告诉《瞭望》新闻周刊，量子科技关乎国家战略，心怀“国之大者”，惟有不断突破创新，要努力探求愈发灵活高效、资源整合的协同创新之路，使我国量子科技发展一直走在世界前列。
“中国人一样可以做好科研”
《瞭望》：为什么给世界上首颗量子科学实验卫星取名“墨子号”？
潘建伟：如今看发射录象觉得很轻松，但毕竟在发射前30秒，我仍然右手合十，希望卫星能成功步入太空。给这颗卫星起名“墨子号”，是由于墨子是中国历史上的“科圣”，想告诉你们：中国人一样可以做好科研。
墨子生活在2400年前，他主张仁政、非攻，也就是平等博爱、反对战争。他在《墨经》里提出“止，以久也，无久之不止”，说的是一个物体之所以会停出来，主要由于遭到力的作用量子传输 设备，假如没有阻力的话，一个物体的运动是永远不会停止的，这显然与牛顿第一运动定理是相同的概念。据悉，墨子在2000多年前就做过小孔成像实验。我们晓得光只有顺着直线传播就会有此类现象。
我们将世界上首颗量子科学实验卫星起名为“墨子号”，一方面是为了记念墨子在光学研究方面取得的成就，同时也为展现我们的文化自信。
《瞭望》：“墨子号”起到了哪些样的作用？
潘建伟：借助量子卫星构建量子通讯网路，可以在全球范围内覆盖各种海岛、远洋船舶、驻外机构等光纤无法或则未能抵达的地方，保障我国在全球范围的信息传输安全。“墨子号”的实验充分验证了这一可行性。
“墨子号”已顺利完成三大科学实验任务。在此基础上，又完成了“墨子号”和“京沪干线”的对接，实现了洲际量子保密通讯。据悉，“墨子号”还对量子热学与引力的融合等数学学基本问题检验提供了新的平台。
量子估算研究坐落国际第一方阵
《瞭望》：成功建立量子估算靶机“九章”的意义是哪些？
潘建伟：按照当时最优的精典算法恐怕，“九章”对高斯玻色采样问题的估算速率，比世界最快的超级计算机“富岳”快一百万亿倍，因而在全球第二个实现了“量子估算优越性”。起名“九章”，则是为了记念中国唐代知名物理著作《九章算术》。
实现2020年此次突破，我们虽然历经了20年的努力。“九章”的突破，主要攻破了三大技术难关：高品质量子光源、高精度锁相技术、规模化干涉技术。
去年以来，我们团队进行了一系列概念和技术创新，近日成功研发出“九章二号”。我们主要有三大突破，首先明显增强了量子光源的丰度、品质和搜集效率，将光源关键指标从63%提高到92%。其次，将多光子量子干涉线路从100维度降低到144维度，操纵的光子数从76个降低到113个。第三，新增了可编程功能。
结果显示，“九章二号”的算力实现巨大提高。按照目前已发表的最优精典算法，“九章二号”求解高斯玻色采样问题的处理速率，比全球最快的超级计算机快亿亿亿倍，比76个光子的“九章”快100亿倍。目前的“九章二号”还只是“单项季军”，只能求解高斯玻色采样这一特定问题，但对这一问题的求解在数论、量子物理等领域具有潜在应用价值。
《瞭望》：量子估算包括多条技术路线，我国在超导量子估算上的布局是如何的？
潘建伟：不仅光量子估算，我们在超导量子估算方向也有较好的布局。
去年5月，我们建立了当时超导量子比特数量最多的62比特超导量子估算靶机“祖冲之号”，实现了可编程的二维量子行走。在“祖冲之号”的基础上，我们采用全新的倒装焊3D封装工艺，解决了大规模比特集成的问题，研发成功“祖冲之二号”，实现了66个数据比特、110个耦合比特、11路读取的青州度集成。通过量子编程的方法，我们实现了对量子随机线路采样，演示了“祖冲之二号”可用于执行任意量子算法的编程能力。按照目前已公开的最优化精典算法，“祖冲之二号”对量子随机线路采样问题的处理速率比目前最快的超级计算机快千万倍以上，比微软的同类型靶机“悬铃木”快约四万倍。
“九章”和“祖冲之二号”的成果，促使我国成为目前惟一在两种化学体系都实现“量子估算优越性”的国家，牢靠确立了量子估算研究国际第一方阵的地位。
奋进量子信息战略技术
《瞭望》：量子信息技术发展会给我们带来哪些？
潘建伟：量子信息技术除了是我国的战略技术，也早已成为欧美主要发达国家的重要战略布局。正如晶体管是计算机的基础，激光技术是现代互联网的重要支撑，导航技术的发展离不开原子钟等精密检测技术的支撑……量子热学的构建直接催生了现代信息技术的发展。经过百余年的发展历程，量子热学早已为解决我们目前遇见的一些问题做好了技术上的储备。
量子通讯提供了原理上无条件安全的通讯方法，可以急剧提高现有信息系统的安全性。
量子估算的估算能力随着量子比特数量的降低呈指数下降。量子估算并行运算的能力，可用于大数分解、求解线性多项式组等。如借助万亿次精典计算机分解300位的大数，须要15万年，并且借助万亿次量子计算机，只须要一秒。为此，量子估算凸显出强悍的潜能，可用于精典的密码破译、气象预报、金融剖析、药物设计、揭示新能源新材料机制等等多种应用。
《瞭望》：你接出来的目标是哪些？
潘建伟：在量子估算领域，国际学术划分义了3个阶段性的目标，第一阶段目标已然达到了。第二阶段是完成量子纠错的原理实现，研发相干操纵数百个量子比特的专用量子模拟机，应用于组合优化、量子物理、机器学习等特定问题，指导材料设计、药物开发等。达到该阶段须要5至10年量子传输 设备，是当前的主要研究任务。
在量子通讯领域，我们希望通过10到15年的努力，发展出完整的天地一体广域量子通讯的相关技术，并促使量子通讯在金融、政务、能源等领域的广泛应用。同时，借助广域量子通讯发展下来的高精度光量子传输技术和空间量子科学实验平台，建立高精度的时间频度传输网路，对下一代“秒”定义做出重要贡献。在此基础上，我们希望才能举办对引力波侦测、暗物质搜索等化学学基本问题的研究。