引言:当量子科技遇见科学仪器
在2025年5月的2025年第十八届中国科学仪器发展年会(ACCSI 2025)现场,中国科学院院士、深圳国际量子研究院院长俞大鹏教授接受了仪器信息网的独家专访。作为我国量子科技领域的领军人物,俞教授以其学术造诣和实践经验,为我们描绘了一幅量子科技与科学仪器协同发展的宏伟蓝图。
中国科学院院士、深圳国际量子研究院院长 俞大鹏 教授接受仪器信息网采访量子科技作为21世纪最具革命性的前沿科技领域之一,正在全球范围内引发新一轮科技革命和产业变革。而在这场科技竞赛中,科学仪器扮演着至关重要的角色。正如俞教授所言:"没有先进的科学仪器,量子科技的发展就如同无源之水、无本之木。"本次专访中,俞教授从量子科技发展现状、科学仪器自主创新、产学研协同等多个维度,深入剖析了我国在该领域的优势与挑战,并提出前瞻性的发展建议。以下是采访内容摘录,以飨读者。
量子科技发展现状与科学仪器的关键支撑
量子科技三大领域的差异化发展态势
"在国家政府的持续支持下,我国量子科技在三大领域呈现出差异化的发展态势。"俞教授开门见山地指出。在量子保密通信领域,我国已经实现了从跟跑到领跑的跨越式发展。以"墨子号"量子科学实验卫星为代表的一系列重大科研成果,使我国在该领域处于全球引领地位。
量子计算领域的发展轨迹则更具戏剧性。"虽然美国和西方国家在这个领域起步比我们早十几年,但通过近十年的集中攻关,我们已经成功实现了从'跟跑'到'并跑'的转变。"俞教授提到,我国在超导量子计算和光量子计算两条技术路线上都取得了突破性进展,形成了与美国、欧洲"你追我赶、同步并跑"的竞争格局。
然而,在量子精密测量领域,俞教授坦言,我国与美国相比仍存在一定差距。"这个领域对仪器设备的精度要求极高,而我们在高端测量仪器方面的自主创新能力还有待提升。"
科学仪器:制约发展的关键瓶颈
在分析差距原因时,俞教授着重强调了科学仪器的重要性。"量子科技的突破高度依赖高端科学仪器,比如极低温稀释制冷机、高精度量子传感器等关键设备。"他指出,这些设备的自主研发能力不足,已经成为制约我国量子科技发展的关键瓶颈。
"以极低温稀释制冷机为例,要实现量子比特的相干操控,必须将温度降至接近绝对零度。这类设备的研发涉及材料科学、精密机械、电子控制等多个学科的前沿技术。"俞教授解释道,"以往这类高端设备主要依赖进口,不仅价格昂贵,还随时面临断供风险。"
科学仪器自主创新:破局之路
自主研发的四大挑战
当被问及科学仪器自主研发面临的主要困难时,俞教授总结了四大挑战:
首先,是工业基础薄弱。"西方国家经过上百年的工业积累,已经形成了完整的产业链和标准化体系。他们的科研人员可以很方便地从市场上采购到各种标准配件。而我们很多关键部件都需要从零开始研发,这大大增加了创新难度。"
其次,是市场环境问题。"国内科学仪器市场存在'一哄而上'的现象。一旦某个领域受到关注,大量企业就会蜂拥而入,导致资源分散、低水平重复建设。最终结果是哪家企业都难以做大做强。"
第三,是外部技术封锁。"近年来,一些关键零部件的进口受到严格限制。这虽然倒逼我们加快自主创新步伐,但短期内确实给研发工作带来了很大困难。"
最后,是用户认知问题。"很多科研人员都有海外留学经历,对进口设备形成了使用习惯和信任。他们往往更倾向于采购国外成熟产品,而不愿意给国产设备'试错'的机会。"
破局之道:三位一体的创新体系
针对这些挑战,俞教授提出了"三位一体"的解决方案:
"首先,要完善人才培养体系。"俞教授强调,"我们需要培养既懂量子物理又精通仪器工程的复合型人才。国家正在实施的卓越工程师教育培养计划就是一个很好的开端。"
其次,是政策支持。"建议设立专项基金支持高端仪器研发,同时完善政府采购政策,给国产设备更多应用机会。要让创新企业能够渡过艰难的初创期。"
最后,是优化创新生态。"要建立产学研用深度融合的创新体系。科研院所负责前沿探索,高校培养人才,企业实现工程化和产业化,用户提供反馈和改进建议。只有形成这样的闭环,才能实现可持续发展。"
深圳国际量子研究院从量子科技到科学仪器的创新实践
从零到一的突破
作为深圳国际量子研究院的负责人,俞教授分享了研究院的创新实践。"我们用了短短5年时间,就把深圳的量子科技从零做到了国家实验室水平。"俞教授自豪的表示。
研究院选择的发展路径颇具特色。"我们充分发挥深圳在电子信息产业方面的优势,重点发展固态量子计算方向。同时坚持自主研制科学仪器,这是我们区别于其他研究机构的重要特点。"
里程碑式成果
俞教授如数家珍地介绍了研究院取得的一系列重要成果:
"2019年,我们大力支持的团队成员张立源小组因为‘实验验证三维量子霍尔效应’入选了2019年‘中国科学十大进展’。2022年,我们联合欧洲合作者完成量子力学中复数必要性的实验检验,这项成果被美国物理学会评选为国际物理学十大进展之一。2023年,我们的'玻色编码纠错延长量子比特寿命'研究再次入选中国科学十大进展。"
在科学仪器方面,研究院也取得了实质性突破。"2018年美国开始禁运电子束光刻机后,我们加快自主研发步伐,现在已经能为约10家国内企业提供相关设备。在极低温设备方面,我们的稀释制冷机已经实现自给自足,包括预冷所需的冷头等配套设备也都实现了国产替代。"
未来布局
谈到未来发展,俞教授透露了研究院的规划:"下一步我们将重点攻关透射电镜球差校正器、多束电镜、多束光刻机等高端设备。这些仪器不仅对量子研究至关重要,也将助力我国半导体等产业的发展。"
未来展望:协同创新与人才培养
量子科技的未来图景
"量子计算是人类挑战操控微观世界极限能力的世纪工程。"俞教授这样定义量子科技的重要性,"虽然其复杂性和难度超乎想象,但这是大国竞争的制高点。在国家支持下,我们有信心实现突破。"
他特别强调科学仪器与量子科技的协同发展关系:"量子研究推动仪器创新,先进仪器又促进量子突破。比如基于量子效应的新型传感器,其测量精度将实现数量级提升,这将带来测量技术的革命。"
人才培养新模式
在人才培养方面,俞教授提出了创新思路:
"首先要改革评价体系。过去我们过分强调论文数量,对工程技术人员的贡献重视不够。现在国家正在调整政策导向,这是一个好的开始。"
"其次要创新培养模式。量子科技需要复合型人才,既要懂基础理论,又要具备工程实践能力。建议高校加强学科交叉,建立校企联合培养机制。"
"最后要营造良好环境。应该'不拘一格降人才',以实际能力而非学历作为评价标准。华为的人才观就值得借鉴——同一个岗位,本科生能干好就用本科生,博士干不好也不行。"
对青年人才的寄语
"量子科技是一项需要代代相传的长期事业。"俞教授对年轻一代寄予厚望,"希望更多年轻人投身这个充满挑战的领域。要打好数学物理基础,培养工程思维,保持开放心态。量子计算的突破可能需要5年、10年甚至更长时间,需要年轻人接续奋斗。"
结语:共同迎接量子科技与科学仪器新时代
在专访的最后,俞教授对ACCSI 2025大会给予了高度评价:"这个平台连接了科学仪器行业的各方力量,展现了我国科技创新的活力。相信通过持续的努力,我国量子科技和科学仪器产业一定能实现协同发展、互相成就。"
正如俞教授的比喻,"科学仪器就是量子科技的金刚钻。"量子科技不是空中楼阁,它的每一次突破都建立在精密仪器的基石之上。当前,我国量子科技正处于从跟跑向并跑、领跑转变的关键期。站在新的历史节点上,量子科技与科学仪器的协同发展正在创造新的可能性。科学仪器的突破为量子研究提供新工具,量子科技的进展又催生新一代仪器需求,如此循环往复,推动着整个创新体系不断向前。
"虽然前路充满挑战,但前景无比光明。"俞教授充满信心地总结道,"量子科技是国家战略,科学仪器是重要支撑。让我们共同努力,迎接量子科技新时代的到来!"