上天入地!這個全球最大的量子實驗室呼之慾出
2020年03月29日07:30

  原標題:上天入地!這個全球最大的量子實驗室呼之慾出→ | 工地上的春天

  來源:中國之聲

建設中的量子信息與量子科技創新研究院項目 王世保攝
建設中的量子信息與量子科技創新研究院項目 王世保攝

  量子糾纏被愛因斯坦稱為“鬼魅般的超距作用”,吸引著一代又一代科學家探究奧秘。2016年,浩瀚的星空中多了一顆中國製造的“量子星”——“墨子號”。它的升空,不僅將中國人的名字寫進了量子物理學曆史,同時讓我國在量子通信等領域成功實現“彎道超車”。

  “墨子號”升空兩年後,作為合肥綜合性國家科學中心核心工程的中科院量子信息與量子科技創新研究院,在合肥高新區破土動工。眼下,春回大地,工地上熱火朝天,項目的1號科研樓正在進行幕牆和外立面施工,將於2020年底竣工。這個全球目前最大的量子信息實驗室項目,建成後將成為國家量子科技發展的重要戰略部署,服務於國家信息安全保障。特別策劃《工地上的春天》今天推出第七集《上天入地!這個全球最大的量子實驗室呼之慾出→》。

  每天2萬多步走出來的

  世界頂尖量子實驗室

  語音:“您好!您已進入施工現場,請正確戴好安全帽、繫好帽帶走安全通道。注意安全,謝謝合作。”

  頭戴安全帽,手拿空鼓錘,測完體溫後,郭誌強刷卡進入項目工地。

遠處俯瞰1號科研樓 王世保攝
遠處俯瞰1號科研樓 王世保攝

  郭誌強:“一天的步數一般都超過2萬步。測空鼓空了的話,一下就聽出來了。對結構安全沒有什麼影響,主要影響裝飾效果。”

  郭誌強,中國建築第八工程局中科院量子研究院1號科研樓項目工程部經理,在項目工地上,大到工程進度,小到空鼓檢測,都少不了郭誌強。

郭誌強對進場材料進行檢查 王世保攝
郭誌強對進場材料進行檢查 王世保攝

  2018年,中科院量子信息與量子科技創新研究院項目破土動工,這是郭誌強回安徽後接手的第一個項目,沒想到碰到的就是世界頂尖的量子實驗室。

  郭誌強:“當時只聽說這個項目很重要,是1號工程,具體是用於哪方面的不太清楚。之後通過一段時間的瞭解,明白這個項目是幹什麼的,算是國家大科學戰略的一部分。”

項目工地在緊張作業 王世保攝
項目工地在緊張作業 王世保攝

  在過去的100年里,量子物理學的研究直接催生了現代信息技術,核能、半導體晶體管、激光、核磁共振、高溫超導材料等紛紛問世,改變了人類的生活。而在未來的100年里,研究更安全的量子通信、超快的量子計算,正引領著“第二次量子革命”的到來。合肥高新區管委會副主任方向民說,建設量子信息與量子科技創新研究院,就是要在未來的科技發展進程中拔得頭籌。

工人們正在抓緊施工 王世保攝
工人們正在抓緊施工 王世保攝

  方向民:“這種基礎產業的研究、基礎科學的研究,將來肯定會推動產業得到一個非常大的、跨越式的,甚至有可能是顛覆性的發展。通過對量子的研究,就會很大方面推動我們這個對世界的認識,包括研究中對技術的一些創新、發明,進而形成新的產業。”

  毫米級的誤差精度

  作為目前在建的全球最大量子信息實驗室項目,重要的實驗室都是在地下。這樣的設計是考慮到地下建築物日常的震動係數比較小,能夠減少未來量子實驗中的外在干擾。而對於建設者來說,這種特殊的“地下室”精度要求高,施工難度也就加大了。

  郭誌強:“最重要的實驗室主要集中在地下,比較穩,算是嵌入地下了。因為實驗室要求高大空間,所以造成整個項目的高支模區域比較多,地下室基本上全都是高支模。”

從實驗樓內拍攝的玻璃幕牆 王世保攝
從實驗樓內拍攝的玻璃幕牆 王世保攝

  地下實驗室,除了空間要大,實驗室地面的澆築也必須精準。

  郭誌強:“地下室就是混凝土的結構,地坪澆築的時候全都採用了激光整平機,能保證混凝土地面澆築誤差不超過5毫米。”

  從高空俯瞰,1號樓形狀類似H型。這座東西長700多米的建築外牆,大面積採用玻璃幕牆,項目中部數千塊直面玻璃拚出糾纏扭曲的效果,其設計靈感來自量子糾纏。

  郭誌強:“這個幕牆不是平面的,上面是一個扭得漸變的造型,反映量子糾纏的效應。靠拚縫的位置拚出來扭曲的效果,玻璃跟玻璃中間有個縫,通過調節縫,來拚湊出來扭曲的樣子。”

正在進行玻璃幕牆施工作業 王世保攝
正在進行玻璃幕牆施工作業 王世保攝

  為了保證效果,項目技術人員要先對扭曲面進行建模,然後結合施工的要求出具施工圖紙。這麼大面積的異形結構,給建模工作帶來了不小的麻煩。為了確保施工的精確度,項目全過程使用了建築信息模型技術,通過數據仿真模擬建築物所具有的所有真實信息。項目建築信息模型技術負責人王傳薪說,在採集數據時他們使用了放樣機器人,減少誤差。

  王傳薪:“通過放樣機器人在現場的一個點雲掃射以及點雲數據的傳輸,就能把現場實際要放的包括一些支模板、點位的軸網軸號,都可以在現場進行機器人實時的定位。誤差達到了0.01毫米,是精度比較高的。”

  向神秘的量子世界出發

  受新冠肺炎疫情影響,施工人員缺口大,加上物流不暢,施工材料無法按期到達,1號實驗樓的工程進度讓郭誌強揪著心。好在2月24日復工以來,1600多人陸續返崗,一切都在有序推進。

  郭誌強:“看著建築在自己手裡一步步從圖紙變成現實,特別是看航拍圖的時候,還是覺得很有成就感,很自豪。”

中科院量子信息與量子科技創新研究院效果圖
中科院量子信息與量子科技創新研究院效果圖

  陽春三月,在含苞的花紅中,在抽芽的柳絲中,中科院量子信息與量子科技創新研究院拔地而起,向著神秘的量子世界,出發。

  記者:王利、劉軍、雷明劍

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