第A05版:纵横

量子科技成多国战略布局重点领域

量子通信和量子计算是科技大国重点抢占的战略技术高地

  从顶层设计、战略投资再到人才培养等,全球多国近年来在量子科技领域持续投入。那么什么是量子科技?在现实生活中有何应用前景?各国及科技企业在相关领域的发展态势如何?

  解读量子科技还要从量子力学说起。量子力学发源于20世纪初,是研究物质世界微观粒子运动规律的物理学分支,如果一个物理量存在最小的不可分割的基本单位,则这个物理量是量子化的。量子力学中有一些“违背常理”的特点,如著名的难知死活的“薛定谔的猫”等。但相关理论不断获得实验支持,在一百多年里催生了许多重大发明——原子弹、激光、晶体管、核磁共振、全球卫星定位系统等,改变了世界面貌。

  量子信息技术则是量子力学的最新发展,代表了正兴起的“第二次量子革命”。早在2016年,欧盟就宣布将量子技术作为新的旗舰科研项目,迎接“第二次量子革命”。美国也一直支持量子科技发展,最新动向是在10月7日,白宫科学和技术政策办公室启用了国家量子协调办公室的官方网站,同时发布了《量子前沿报告》。

  在量子信息技术中,具有代表性的是量子通信和量子计算。这也是各主要科技大国重点抢占的战略技术高地。

  量子通信是利用量子力学相关原理解决信息安全问题的通信技术。其中一个著名原理就是量子纠缠,两个处于纠缠状态的量子就像有“心灵感应”,无论相隔多远,一个量子状态变化,另一个也会随之改变,爱因斯坦称之为“鬼魅般的超距作用”。传统的通信方式有被窃听的风险,而在量子通信中,窃听者必然被察觉并被通信双方规避。量子通信因此常被称作信息安全传输的“保护盾”,在保密领域有很大应用前景。

  今年以来,在量子通信领域中国学者“捷报频传”。有关方面3月宣布,中国科学技术大学潘建伟团队等研究人员实现了500公里级真实环境光纤的双场量子密钥分发和相位匹配量子密钥分发,传输距离达到509公里,创造了新的世界纪录。有关方面9月宣布,郭光灿院士团队与奧地利同行合作,首次实现了高保真度的32维量子纠缠态,显著提高了量子通信的信道容量。

  量子计算是各国优先发展的另一重点科技领域。与传统计算机相比,量子计算机有独特优势。量子计算机拥有计算能力远超传统计算机的潜力。但目前人类能同时操纵的量子比特还不多,量子计算机尚未走向大规模实用。

  在量子计算赛道,谷歌、微软、英特尔等西方科技企业拥有先发优势,通过不同技术路径不断实现对更多量子比特的操纵。中国研究人员也在量子计算方面奋起直追。

  虽然量子计算机距离大规模普及还有很长的路要走,但相关前景广阔。百度研究院量子计算研究所所长段润尧说:“量子计算将极大促进当前人工智能及其应用的发展,深刻地改变包括基础教育在内的众多领域。特别是,借助于量子计算技术,人类对于微观世界的认识以及宏观世界的探索将得到极大扩展,从而引发人类思维能力的根本性提升。”

  (据新华社北京10月18日电)