山西量子团队《科学》发表突破性研究成果为国家贡献“山西力量”

　　在大多数人印象中，山西的标签是厚重的煤炭与悠久的古建。然而，近日，一枚来自世界科学巅峰的“勋章”，为这里增添了全新的量子之光的名片。11月28日，国际顶级学术期刊《科学》（Science）发表了一项突破性研究成果：在国际上首次实现并探测了拓扑保护的超导量子比特新奇物态。这项研究的背后，是山西大学光量子技术与器件全国重点实验室与中国科学技术大学超导量子计算团队的紧密合作。11月29日，山西晚报·山河＋记者独家采访了这项研究的负责人之一——山西大学光量子技术与器件全国重点实验室教授梅锋。
　　“造轮子”的竞赛：为量子计算机穿上“防弹衣”
　　这项听起来极为高深的研究，究竟有何意义？山西晚报·山河＋记者在山西大学的实验室里，采访了梅锋。他用一个生动的比喻揭开了“拓扑”的神秘面纱。“你可以把拓扑理解成一种‘形状的本质’。”梅锋解释道，“一个茶杯和一个面包圈，在拓扑上是‘一样’的，因为它们都有一个洞。无论你怎么拉伸、扭曲，这个洞都不会消失。这种在变化中保持不变的特性，就是‘拓扑保护’。”
　　这一特性和量子计算机关系密切。谈及量子计算机的优势，梅锋用了一个形象的比喻：“当前世界最先进的经典超级计算机，随着算力的强大需要很大空间来容纳所有的机柜和冷却系统。但未来，一台或许只有我们现在服务器机柜大小的量子计算机，其算力就能轻松超越前者。”这种指数级的算力飞跃，根源在于两者原理的根本不同。
　　当前全球竞相研发的量子计算机，虽然拥有传统计算机无法比拟的算力，但其核心单元“量子比特”却极其脆弱，像温室里的花朵，容易受外界环境干扰而出错。“我们的研究，就是要为这些‘脆弱’的量子比特寻找甚至创造一种具有拓扑保护特性的新材料或新状态，就像为它穿上了一件强大的‘防弹衣’，让它能抵抗干扰，稳定工作。这是实现下一代‘通用容错量子计算机’的关键一步。”
　　梅锋表示，“我们现在这项工作，就好比在造量子计算机这个宏大工程中造一个关键‘轮子’的工作，实则是当前国际科学界竞争最激烈的焦点之一，其难度犹如摘取‘学术王冠上的明珠’。”
　　“国家队”中的山西力量：助力超导量子芯片“领跑”
　　这项研究依托的是我国自主研发的“祖冲之2号”超导比特量子信息处理器。超导量子比特也被授予了2025年诺贝尔物理学奖。这一领域的研究者都知道，在该领域，中国科学技术大学的潘建伟院士团队是当之无愧的“国家队”。那么，山西大学团队在其中扮演了怎样的角色？
　　“计算机的硬件主要由‘国家队’的伙伴们负责加工制造，这本身就是一个极其复杂的工程。”梅锋表示，“而我省的核心贡献在于——发展了实现拓扑保护的超导量子比特物态新原理，为设计新一代拓扑保护超导量子比特芯片奠定了关键基础。简单说，我们将拓扑保护的新原理，引入到量子比特芯片中，从而提升量子芯片抗环境干扰的鲁棒性（指系统或模型在面对不确定性、干扰或异常情况下，保持其功能和性能稳定的能力），实现拓扑保护的量子计算。”
　　这种强强联合，使得中国团队在全球范围内首次成功观测到量子比特高阶拓扑物态，实现了从“跟跑”到在某些关键点上“并跑”乃至“领跑”的跨越。梅锋表示，这充分证明了山西大学在该领域的深厚积累与创新能力。
　　“勤能补拙”的坚守：每天14小时的“山西科研节奏”
　　目前，在该领域处于领先地位的是美国谷歌和我国中国科学技术大学。面对谷歌这样的科技巨头，中国科研团队靠什么实现突破？梅锋说，“我们依靠的是时间、组织协作，以及持续追求创新的信念。”
　　“我们的工作状态基本是从早上8点到晚上10点，每天大约14个小时。”梅锋说，“这在我们实验室是常态，国内很多顶尖团队也保持着相似的节奏。在全球科技竞赛中，我们能把握的，就是投入更多时间、持续不懈地追求。”
　　梅锋所带领的团队十分年轻，主要由博士和硕士研究生组成。在平时研发中，他坚持每周与每位学生“一对一”深入交流，每次讨论持续数小时，以确保每个研究方向都能精准推进。在他看来，山西大学拥有的光量子技术与器件全国重点实验室这一国家级平台，是团队能够潜心从事前沿探索的坚实后盾。
　　为山西争光：不断自主创新迈向量子前沿
　　采访中，梅锋并不讳言在我省从事前沿科研所面临的挑战，包括资源相对紧张、外界关注度不高等。但正是这份在“不容易”环境中取得的突破，更显其含金量。
　　“很多人会觉得，这么前沿的东西，肯定发生在国内的发达城市。但我们用实实在在的成果证明了，在山西，我们同样可以做出一流的世界级科研成果。”梅锋说，“这项成果是‘四个面向’中‘面向世界科技前沿’的生动实践。它属于中国，也属于山西。”
　　这篇刊登于《科学》的论文，不仅是一项学术突破，更能彰显我省在量子信息技术科技创新的新赛道上悄然发力，稳步前行。这支扎根于黄土高原的“量子团队”，正用他们的智慧与汗水，为国家贡献着不可或缺的“山西力量”。

　　山西晚报·山河+记者　张磊