国之利器：比超级计算机快百亿亿倍，2分30秒看清一个蛋白质结构

摘要：张强表示，量子中心的一直在光子纠缠和操纵方面保持国际领先，已成功研制出世界首台超越早期经典计算机的光量子计算机。在光量子计算方面的未来目标是实现在玻色取样任务上比目前最快的经典超级计算机快百亿亿倍，实现量子编码等基本操作，并用于构建可编程量子计算原型机。

8月29日下午，记者跟随“壮阔东方潮 奋进新时代——庆祝改革开放40年”主题采访团来到了位于海科路333号的国家蛋白质科学研究（上海）设施（以下简称“上海设施”），参观了作为国家“十一五”规划建设的国家重大科技基础设施项目，目前全球生命科学领域首个综合性的大科学装置，被称之为国之利器的国家蛋白质科学研究（上海）设施。

“我们的研究与老百姓生活健康息息相关，目前我们已经研制出两种专门针对精神性疾病的新药，可以有效缓解和治愈精神性疾病，正在进行临床审批。”张江实验室脑与智能科技研究院院长张旭院士告诉记者,上海设施是科学研究的前沿领域和国家人口健康与现代农业的战略需求，助推国内生物医药产业发展，为上海建设具有全球影响力的科创中心提供强有力的科技支撑。

张旭还提出了上海设施未来的新机遇“类脑智能”，他认为，这是全球生命科学领域首个集成性大设施，我们需要拥有仪器设备的功能拓展和新方法新技术的研发，全面提升支撑蛋白质科学研究。

据了解，2015年7月，总投资7.56亿元的上海设施通过验收，是全球生命科学领域首个综合性大科学装置。上海设施成立之前，上海的结构生物学研究相对比较分散，如今则为南方的科研建立了一个据点。传统的人工操作，一个人每天最多克隆十几个蛋白质基因，还很容易出错。上海设施自主研制了一套高通量自动化克隆系统，一天最多可同时完成960个基因的克隆。过去，许多科学家耗费数年才解析一个蛋白质分子结构，如今在上海设施位于上海光源的蛋白质研究专用线站上，为蛋白质晶体拍一张照只需0.1秒，看清一个蛋白质结构，不再以年为计时单位，最短只需2分30秒。这里有国内磁场强度领先的装置，可以为蛋白质复杂三维结构进行核磁“拍照”；先进的集成化电镜分析系统，则可以对蛋白质超大复合物进行接近原子分辨率的观测，相当于看清一根头发丝直径的几十万分之一。

随后，主题采访团一行来到了位于秀浦路99号的中科大上海研究院量子工程中心。据中国科学技术大学教授张强介绍，成立于2008年，主要研究领域为量子物理基础检验、量子通信、量子计算和量子模拟。中心现有多光子纠缠操纵、自由空间量子通信、高性能单光子探测、冷原子量子模拟和量子计算、基于冷原子量子存储的量子中继、半导体量子点等研究方向。中心已经建立了脉冲光子纠缠、连续光子纠缠、光纤量子通信、原子系综实验、量子点实验、NMR实验等成熟先进的电子学设计制造开发等实验平台，建立和发展了一整套与量子通信研究相关的分析探测设备和手段，量子信息实验研究条件具有国际先进水平。

“我们的目标是五年内有效浮点运算次数超越一般商业计算机，十年内超越超级计算机，15年时，要比超级计算机快百亿亿倍。”张强表示，量子中心的一直在光子纠缠和操纵方面保持国际领先，已成功研制出世界首台超越早期经典计算机的光量子计算机。在光量子计算方面的未来目标是实现在玻色取样任务上比目前最快的经典超级计算机快百亿亿倍，实现量子编码等基本操作，并用于构建可编程量子计算原型机。