KAIST融合理论、实验与工程，引领量子科技新浪潮
编者按：在科技飞速发展的今天，量子计算作为颠覆未来的核心技术，正从理论走向现实。韩国科学技术院（KAIST）的科研团队近期取得突破性进展，首次实现如同“CT扫描”般透视光量子计算机内部运行过程，这项被称为“量子层析成像”的技术，让原本神秘的量子计算过程变得清晰可见。从纠缠光信号分析到原子级量子模拟，从量子芯片制造到磁力量子器件研发，全球量子竞赛已进入白热化阶段。当我们还在讨论传统计算机的极限时，量子世界的大门正在悄然打开——这不仅是技术的飞跃，更是人类认知边界的又一次拓展。以下带来详细解读：去年11月，由KAIST物理系罗英锡教授带领的研究团队，开发出全球首项能在计算过程中清晰观测和分析光量子计算机内部运行状态的技术，其原理类似CT扫描。这项技术被称为**量子层析成像**，它无需直接拆解设备，而是通过多角度获取的信息重建内部结构。一直以来，采用光进行计算的光量子计算机因速度快、扩展性高，被视为下一代计算技术而备受关注。但如何通过实验验证这些量子计算机的实际运算过程，始终是巨大挑战。为解决这一难题，研究团队从两个维度深入观测光在量子计算机内的变化：▲计算过程中光信号按预期增长和改变的程度；▲实际实验环境中不可避免的损耗和噪声的混入程度。通过分别考察这两个方面，研究团队成功通过实验验证了涉及多达16个纠缠光信号同时运行的复杂操作——而此前仅处理5个光信号时已难以分析。研究团队认为，该技术可用于验证大规模量子计算机的可靠性，并有望未来拓展至量子通信、量子传感等领域。自2023年2月起，KAIST量子技术研究生院加速推进下一代量子研究与人才培养，与韩国电子通信研究院、韩国标准科学研究院建立联合运营体系，启动学位项目与研究计划。学院还与麻省理工学院合作运营**KAIST-MIT量子信息冬季学校**，两校教授亲自参与授课与研讨。去年12月3日，国家量子芯片研究院正式揭牌，韩国规模最大的开放式量子设备专用设施启动建设。研究活动同样活跃。物理系安在旭教授利用被称为**里德伯原子**的中性原子，开发出能显著扩展量子计算机规模的技术。该技术通过自由排列和连接微小原子，构建高性能大规模量子计算机，其核心在于将量子比特（基本单元）移动至目标位置，从而大幅扩展计算规模。这项研究被视为将长期停留于理论阶段的量子计算机推向实际应用的关键突破。物理系崔在润教授是中性原子量子模拟领域的国际权威。他的研究将原子冷却至接近绝对零度（零下273度），并将其捕获在激光晶格中，精确复现现实中发生的复杂量子现象。该技术能分析传统计算机难以计算的微观物理规律，实现近乎实时的观测。电气工程学院的柳景植教授致力于搭建量子技术从实验室走向实际设备的工程桥梁。通过精密制造微型量子元件并将其集成至单一系统，他为构建可实际运行的**量子系统**做出重要贡献。物理系金甲镇教授是原子内微观磁体——**自旋**领域的全球权威。量子计算机正是利用这些微观磁体的方向与运动来处理信息。金教授的研究致力于揭示这些磁体在材料中运作的基本原理，为开发依靠磁力而非电力运行的下一代量子器件奠定基础，在国际学术界获得高度评价。去年底，**国家量子芯片制造中心**也正式启用。该设施不仅将成为研究人员提交设计方案的平台，更计划发展为制造各类量子计算机组件、研究新型制备技术的核心枢纽。
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