新安晚报安徽网大皖新闻讯2021年已经步入尾声 ， 过去的一年是科技界屡创新高、收获满仓的一年 。 量子计算获得重大进展 ， 使我国成为唯一在两个物理体系中实现量子计算优越性的国家；“中国天眼”正式向全世界开放 ， 尽显大国风度；成功实现二氧化碳人工合成淀粉 ， 为人类未来提供了全新的可能……采访人员了解到 ， 日前《科技日报》梳理了2021年中国科技重大突破 ， 十大突破中有四项在合肥 ， 三项属于中国科大 。
“九章”“祖冲之”上新
在两个物理体系实现量子优越性
研发具有实用价值的量子计算机 ， 一直是量子计算领域最重要的发展目标之一 ， 也是当下各国竞相角逐的焦点 。 过去一年 ， 我国在量子计算机研发领域取得了多项重大进展 。
2月27日 ， 国际权威期刊《科学进展》发表成果 ， 由国防科技大学、军事科学院、中山大学等机构研究人员研发出的一款新型可编程硅基光量子计算芯片 ， 实现了多种图论问题的量子算法求解 ， 有望未来在大数据处理等领域获得应用 。
5月7日 ， 《科学》杂志发表中国科学技术大学潘建伟团队研究成果 ， 其成功研制出了量子计算原型机“祖冲之号” ， 操纵的超导量子比特达到62个 ， 并在此基础上实现了可编程的二维量子行走 。 该成果为在超导量子系统上实现量子优越性 ， 以及后续研究具有重大实用价值的量子计算奠定了技术基础 。

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二维超导量子比特芯片示意图,每个橘色十字代表一个量子比特 。 图片来源：潘建伟团队
10月底 ， 潘建伟团队进一步研制出了66比特的可编程超导量子计算原型机“祖冲之2.0” ， 在随机线路采样任务上实现了量子计算优越性 ， 所完成任务的难度较2019年谷歌“悬铃木”高出2—3个数量级 。
与此同时 ， 潘建伟团队升级版的“九章2.0”也极大提高了其量子优势 ， 对于高斯玻色采样问题 ， 1年前的“九章”一分钟可以完成的任务 ， 世界上最强大的超级计算机需要花费亿年时间；而“九章2.0”一分钟完成的任务 ， 超级计算机花费的时间要再增加百亿倍 。 并且“九章2.0”还具有了部分可编程的能力 。
“九章2.0”和“祖冲之2.0”的出现 ， 使我国成为唯一在两个物理体系中实现量子计算优越性的国家 。
光存储时间达1小时
向量子U盘迈出重要一步
4月 ， 中国科学技术大学郭光灿团队李传锋、周宗权研究组将光存储时间提升至1小时 ， 大幅刷新2013年德国团队所创造的光存储1分钟的世界纪录 ， 向实现量子U盘迈出重要一步 。 该成果于4月下旬发表于权威学术期刊《自然·通讯》 。

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资料图 。 图片来源：pixabay
光已成为现代信息传输的基本载体 。 光速高达每秒30万公里 ， “降低”光速乃至让光“停留”下来 ， 是国际学术界一直不懈奋斗的目标 。 光的存储在量子通信领域尤其重要 ， 通过将光子储存在超长寿命的量子存储器即量子U盘中 ， 实现通过直接运输量子U盘的方式来传输量子信息 。 而考虑到飞机和高铁等交通工具的速度 ， 量子U盘的光存储时间至少需达到小时量级 。
李传锋、周宗权研究组2015年便自制光学拉曼外差探测核磁共振谱仪 ， 依托该仪器 ， 其精确刻画了掺铕硅酸钇晶体光学跃迁的完整哈密顿量 ， 并在理论上预测了一阶塞曼效应为零（ZEFOZ）磁场下的能级结构 。
未来 ， 依靠更加成熟的量子U盘 ， 人类有望实现基于经典交通运输工具的量子信息传输 ， 从而建立起一种全新的量子信道 。

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