量子前哨重磅推出独家专题《量子科学家100人》，我们将遍访全球量子计算相关领域100位优秀科学家，多角度、多维度、多层面讲述该领域的最前沿科学故事，为读者解析科学洞见：量子科技前沿的最新观察与行业评析。

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如果将量子计算比作金字塔，塔尖上层一定是科学家带领学术界探索研发的卓越成果。要想金字塔中层的产业界能够将其融会贯通以此实现应用赋能，甚至让底层的B端用户都能理解并享用量子计算带来的颠覆性便捷，无论是量子计算的概念阐述或是技术讲解、案例应用等方面都不能高凌于神坛之上，一定要用通俗易懂的语言来做知识传播和价值输出。

天津大学精仪学院超快激光研究室主任胡明列教授认为：“对于量子而言，关键在于它要卸掉‘那层面纱’。量子本身是一个概念，但得让人理解抛出量子之后的常规部分是什么？这样才能让大家参与进来。当大家揭不开这层‘面纱’的时候，鲜有人有勇气投入进去，因为它形成了一种壁垒。而打破这一壁垒，可能是量子技术进一步普及化应用的关键之一。”

激光领域是光量子计算的上游产业之一，也是胡明列团队课题研究的主要方向之一。他从自身学术研究方向（超短脉冲激光技术；光子晶体光纤技术）出发，向量子前哨全面通俗的讲解了超快激光技术的科研进展与商业应用案例，带我们深入了解了超快激光技术领域科学家的科研历程。

天津大学学科办主任、精仪学院超快激光研究室主任 胡明列

超快激光技术领域达到国际领先水平

中国革命家和教育家徐特立曾说，科学常是在千百次失败后最后一次成功的。

“超快激光”也称为“时间尺度”。理论上输出脉冲宽度在10^-12s(皮秒)及以下，一般叫超快，但有些人可能把纳秒也叫超快。

胡明列告诉量子前哨，技术上，时间尺度可以达到10^-9/-10/-15/-18，在这个时间尺度分辨率的条件下，可以探测到利用一些常规方法看不到的现象。比如电子绕着原子的运动过程，化学反应的超快过程，等离子体微爆等工程现象。

胡明列说道：“这些现象无法用常规的方法记录，但我们可以利用飞秒激光探测这些过程并进行相关记录，这也被称之为超快激光。”

在投身于科研事业的初始，胡明列是从事于“超快激光与微纳结构相关的相互作用”的技术方向，那时正好出现了光子晶体光纤，他发现新型光纤正好可以与超快激光结合，是一个非常好的前沿研究方向，这为他接下来的科研事业打下了坚实基础。

科学家的研发历程并不会一帆风顺，卓越成果的背后总是“一成不变”的实验和“反复经历”的失败。胡明列印象最深的一次实验就是“微结构光纤飞秒白光激光发生器”的研发，胡明列告诉量子前哨：“当时我们是第一次实现将飞秒激光耦合到光子晶体光纤这一过程，我们当时花费了好几个月，天天在实验室做实验挺累的，然后那天白光现象突然出现了，给我的记忆印象非常深。”

超快激光（图片来源：网络）

当然，科学家的科研成果不仅能促进行业内核心技术的迭代发展，还对国家科研技术极具重要的推动意义。

此前，胡明列课题组与上海交大贺号课题组合作，提出了一种基于飞秒激光刺激直接启动细胞外调节蛋白激酶(ERK)信号通路的技术，不需要向细胞做任何基因转染。即人为主动调控细胞的分子信号与功能，这是控制细胞命运和功能，研究生命过程和重大疾病的机制原理的关键核心技术，对于生命科学、医学研究和临床应用具有极其重要的意义。相关成果以封面论文的形式发表在国际顶级期刊Laser & Photonics Reviews上。

胡明列告诉量子前哨，在超快激光领域的多个研究方向，我们国家处于国际领先水平。例如在峰值功率提高方向，因为飞秒激光的持续时间很短，而峰值功率可以达到很高，目前已经达到10拍瓦量级。目前，国内上海光机所，中科院物理所，中国工程物理研究院等在该领域的成果都达国际领先水平。 

在科研人才培养方面，胡明列认为：“目前看来，身边的不少青年科学家需要辛苦申请各种项目，以获得实验所需的经费支持。另外，国家在大量引进国外科研人才的同时也存在一些问题。例如，国外的培养体系和经验未必能在国内复制。给予自己培养的人才相对自由的空间，尤其重要。我们团队能取得今天的成绩，除了团队近三十年在飞秒激光技术上的积累，更得益于团队人才的引进和科研方向的重新凝练。也希望国家和政府加大对青年科学家的关注和支持力度，让创新在学科交叉领域发挥更大的作用。”

工业制造应用领域的主力军之一

科学家并不是“两耳不闻窗外事，一心只读圣贤书”，他们的科研工作并没有和市场脱轨，相反，正在很好为市场服务。

在应用场景上，超快激光的应用也是层出不穷。胡明列举例说道：“比如工业应用所需的特殊材料的加工（柔性材料、大分子材料），都需要这种峰值功率。因为它可以达到去除原子外层电子的阈值，超过这个阈值之后，它的加工过程可以通过等离子体微爆来实现，这个过程没有产生晶格的热振动，不会产生热效应，可以被称之为‘冷加工’。”

胡明列告诉量子前哨，在测量领域，随着时频同步测量的加持，利用激光进行光谱距离测量结果已经非常精密，在时间尺度、频率尺度、空间尺度上，都能进行精细化测量。在科学前沿领域，不论是拍瓦系统或是百拍瓦系统，实际上都能在实验室条件下模拟宇宙环境（如太阳内部、宇宙恒星、黑洞的一些电场磁场条件），利用它能做很多强场实验，它是一种重要的科研工具。

还有超快现象部分，对于物理的超快过程，电子/载流子的转移、化学反应过程等，都能利用超快激光进行精细探测。这在工业制造的消费类电子产品领域，应用也非常广泛，比如光学玻璃/硬脆材料的切割，带有电子集成电路的特种材料/硬脆材料切割等方面都需要用到超快激光，所以正在快速的商用化普及。

揭开“面纱”，打破“壁垒”

胡明列告诉量子前哨：“对于现在的计算机，电子芯片和集成电路的形式是关键，大家要把它做小。对于光量子计算而言，同理。如果能解决器件的集成化或小型化，才能够普及应用，否则就像九章一样，外观看就是一张大桌子，只有业内人士懂，不懂的人就完全不懂。友好的界面、输入输出等直观形式更能让大家理解。”

另一方面，对于量子技术而言，胡明列认为关键在于加强量子计算的科普。量子是一个概念，但还需要让人真正地理解抛出量子之后常规的部分是什么？这样大家才能加入进来。

胡明列举例说道：“就像我们做传统光学，我们能听懂并理解量子光学的纠缠、单光子技术等方面，但对于传统产业界而言，抽象化的表述更会增加理解难度，也就没有投入进去的勇气。因为它形成了一道壁垒，而打破这道壁垒，可能是量子技术进一步普及应用的关键之一。”

量子技术发展到现在，除了接二连三的融资事件相继爆出，全球已有多家量子计算相关企业启动了上市计划。如霍尼韦尔量子解决方案公司和剑桥量子计算公司宣布合并成新公司 Quantinuum，计划将在1年内上市，而全栈量子计算公司 Rigetti Computing宣布已与 Supernova Partners Acquisition Company II, Ltd.（“Supernova II”），一家公开交易的特殊目的收购公司，合并为 Rigetti Computing, Inc.，其普通股预计将在纽约证券交易所上市，市值预估 15 亿美元。

此外，量子计算公司 Quantum Computing Inc.（QCI）已经登陆纳斯达克资本市场，在 2021 年 6 月 15 日开盘交易，是第一家纯量子计算上市公司。美国离子阱量子计算公司 IonQ 与 SPAC 合并后在 2021 年 10 月 1 日于纽约证券交易所上市，估值 20 亿美元。

在量子计算行业快步进入上升期的时候，其中有些公司还在做传统意义上的事情，比如传统芯片的加工。胡明列说道：“更为大众所接受的是真实产品的落地，这样不仅能让大家看到，而且它也在解决非量子产品无法处理的问题，这些东西就能通过科普辅助大众进一步了解，从而提高普及率。”

文：慕一
编辑：王珩