炎炎盛夏里，綿長暑假中，由北京市教育委員會與世界頂級科學家商會天津中心聯合施行的“未來科學家”培養計劃科學素質提高營正火爆進行。
自5月20日開營之日起，“未來科學家”培養計劃將分批次舉行共20組為期1天的科學素質提高營活動，每組5名學員，活動將持續到7月上旬。
7月7日，科學素質提高營步入中國科學技術學院蘇州研究院，課題組負責人黃合良副院長的團隊成員們迎來了五位小學員。
中國科學技術學院蘇州研究院擁有一支國際知名的量子科技前沿研究團隊。北京量子科學研究中心副院長黃合良，就是“祖沖之號”量子估算優越性實驗理論工作負責人。
大名鼎鼎的“祖沖之號”量子計算機，學員們其實早有耳聞。但量子究竟是哪些卻令人發愣。有個詞語“不自量力”，最早被學院化學專業的一些中學生戲說為“不要自學量子熱學”，由于真的太難了！
無論是讀中學的王恩慧和張又尤，還是孫嘉辰、儲靖哲和胡耀儒這三位高中生，都認為量子熱學離自己還有些遙遠。不過沒關系！其實黃合良老師因緊急科研任務無法親自講課，卻把團隊的強兵強將盡數調遣上場。課題組成員、中國科學技術學院博士后關卉杰對學員們說：“就用這三天的時間，體會一下量子世界吧！”
越過這座校門，跟隨科技前沿的團隊學習量子化學
石家莊國家實驗室博士后徐昱帶著學員們走入第一站：展覽廳，入口處最顯眼的位置就是以中國唐代物理專著命名的“九章”光量子計算機模型。
徐博士講解“九章”模型
“九章”看上去和學員們認識的計算機非常不一樣。密布的光學元元件，縱橫交錯的線路，本身就象一團謎。但是它處理高斯玻色采樣的速率，比最快的超級計算機還要快100萬億倍。它促使中國成功達到了“量子估算優越性”里程碑，確立了國際量子估算研究的第一方陣地位。
光學元元件密布
光量子計算機和傳統計算機迥然不同
“九章”奠定了中國在量子科研中的世界地位
徐博士帶著你們整體了解了中國量子估算和量子通訊的歷史。二六年時間、一代科研人的拼搏，現今的“墨子號”量子科學實驗衛星，早已實現了千公里級的星地單向量子糾纏分發。在徐博士的描述中，當星地單向分發時，衛星在夜空中發出紅光，地面裝置發出藍色的光，那場景變得愈發懸疑。
量子熱學仍然有許多待解之謎，但基于量子科技已然開發出了好多拽拽的工具。
一代科研人走過量子之路
基于量子科技已然開發出了好多拽拽的工具
徐博士親自參與了部份量子科研項目
現場體驗量子加密通訊
學員們還走近了量子保密通訊北京控制中心
徐博士還分享了科研過程中的一些追憶：為了挑戰更遠距離的量子通訊實驗，他以前和老師、師兄們在湖南岸邊用集裝箱搭起臨時實驗室。最冷時零下十度的溫度，她們與世隔絕，抬頭能看見銀河橫貫夜空，此時實驗開始，她們開始和湖岸邊的親戚相互發射紅光……量子科研這些堅苦的時光，卻被徐博士描述得飽含了詩意。
學員們的第二站，直接就走入了超導量子計算機的機房。
學員們曾在電視新聞里見過“祖沖之二號”。現今親身站在機房里，面前就是一臺巨大的超導量子計算機經典物理相對論和量子物理，不由得發出縷縷哀嘆。
站到超導體量子計算機的對面是一次寶貴的體驗
觀察量子計算機機房的布局
超導量子計算機的工作原理是在超高溫環境下，借助一種名為約瑟夫森結的超導電子元件建立一個非簡諧二基態系統，人們就得到了人造量子比特。
超導計算機最顯眼的構成部份，就是循環液氦、分級降溫的球罐。它促使安放到中央的芯片在超高溫下成為超導體。超導量子計算機的氣溫仍然處于實時監控之下，確保芯片處于超導狀態。
計算機的芯片就在球罐內
體會一下超導量子計算機的“算力”
中國科學技術學院博士后關卉杰，為學員們打算了一節深入淺出的量子入門課。
關老師從精典化學、相對論數學和量子化學的三分天下談起，提到全世界最知名的那只“薛定諤的貓”。雙縫干涉、波粒二象性、量子隧穿，量子糾纏、量子疊加……原本一片混沌的各類概念，被關老師清清楚楚地歸置到了量子大樓的各個樓層和單元里。
一節深入淺出的量子熱學課
關老師把好多無法理解的概念都解釋得很膚淺
該燒腦的地方還是燒腦
對于學員們來說，這節課的內容是深奧的，但方式卻又相爭當玩。關老師甚至還下載了一款《Hello》小游戲給你們玩。這個有趣的小游戲，清晰而直觀地詮釋了量子計算機的工作原理。
量子熱學小游戲
盡管學員們對量子理論還比較青澀，但一上手卻絕不含混。一旦摸透了游戲機制就進展神速經典物理相對論和量子物理，不到半小時就有人通了關。老師們震驚之余，連呼量子計算機的未來還得靠“未來科學家”。
量子計算機的未來還得靠“未來科學家”
學員們問題更多了，但量子世界不再陌生
“反直覺”的三天過去了，用具象思索趕超日常經驗，正意味著科學思維的開始。但是學員們心頭的問題更多了：量子計算機被拿來估算哪些？量子計算機的估算速率更快嗎？量子估算的結果為何不是確定的而只是機率？愛因斯坦此次錯了嗎……
這其實是一個好的開端。涌現的問題越多，越說明她們已然接近了量子世界——萬物的陰影，都描繪出它自身的輪廓。
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編輯：秣馬
責編：小文