科普:量子科技为何成为多国战略结构的重点领域

admin 1个月前 (10-19) 科技 17 0

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新华社北京10月18日电(记者彭茜)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连续投入。那么什么是量子科技?在现实生活中有何应用远景?各国及科技企业在相关领域的生长态势若何?

解读量子科技还要从量子力学提及。量子力学发源于20世纪初,是研究物质天下微观粒子运动纪律的物理学分支,若是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“违反常理”的特点,如著名的难知死活的“薛定谔的猫”等。但相关理论不停获得实验支持,在一百多年里催生了许多重大发现——原子弹、激光、晶体管、核磁共振、全球卫星定位系统等,改变了天下面目。

量子信息手艺则是量子力学的最新生长,代表了正兴起的“第二次量子革命”。早在2016年,欧盟就宣布将量子手艺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生长,最新动向是在10月7日,白宫科学和手艺政策办公室启用了国家量子协调办公室的官方网站,同时公布了《量子前沿讲述》。

在量子信息手艺中,具有代表性的是量子通讯和量子盘算。这也是各主要科技大国重点抢占的战略手艺高地。

量子通讯:信息平安传输的“珍爱盾”

量子通讯是行使量子力学相关原理解决信息平安问题的通讯手艺。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,一个量子状态转变,另一个也会随之改变,爱因斯坦称之为“鬼魅般的超距作用”。传统的通讯方式有被窃听的风险,而在量子通讯中,窃听者一定被察觉并被通讯双方规避。量子通讯因此常被称作信息平安传输的“珍爱盾”,在保密领域有很大应用远景。

近年来,中国量子通讯手艺取得多项突破性希望。好比2016年8月,中国发射了自主研制的天下上首颗空间量子科学实验卫星“墨子号”;今后,中国科研人员行使量子卫星在国际上率先乐成实现了千公里级的星地双向量子纠缠分发等功效。2017年,全球首条量子保密通讯骨干网“京沪干线”项目通过总手艺验收。

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今年以来,在量子通讯领域中国学者“捷报频传”。有关方面3月宣布,中国科学手艺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,传输距离到达509公里,缔造了新的天下纪录。有关方面9月宣布,郭光灿院士团队与奥地利偕行互助,首次实现了高保真度的32维量子纠缠态,显著提高了量子通讯的信道容量。

量子盘算:未来盘算手艺的“心脏”

量子盘算是各国优先生长的另一重点科技领域。百度研究院量子盘算研究所所长段润尧告诉新华社记者:“量子盘算是这一场新量子革命最具有代表性的手艺,是未来盘算手艺的心脏。”

与传统盘算机相比,量子盘算机有怪异优势。传统盘算机中1个比特在某个时间只能是0或1中的一个状态,而在量子盘算机里,由于量子叠加态的存在,1个量子比特可同时纪录0和1两个状态。因此,量子盘算机拥有盘算能力远超传统盘算机的潜力。但现在人类能同时操作的量子比特还不多,量子盘算机尚未走向大规模适用。

在量子盘算赛道,谷歌、微软、英特尔等西方科技企业拥有先发优势,通过差别手艺路径不停实现对更多量子比特的操作。去年10月,谷歌研究人员在英国《自然》杂志揭晓论文称,基于一个包罗54个量子比特的量子芯片开发了量子盘算系统,它破费约200秒完成的义务,传统超级盘算秘密1万年才气完成。这在那时被称作实现了“量子霸权”,即让量子盘算机在某个特定问题上的盘算能力跨越传统盘算机,但也有一些业界人士对相关细节提出疑问。

中国研究人员也在量子盘算方面迎头赶上。中国科学手艺大学、清华大学等高校近年来都在量子盘算领域取得一些阶段性功效。百度、阿里巴巴、腾讯、华为等科技企业也相继出台了量子盘算研究设计。今年9月,百度、本源量子等企业先后公布了自己的最新量子盘算云平台,使普通用户也能通过云手艺使用量子盘算。

虽然量子盘算机距离大规模普及另有很长的路要走,但相关远景广漠。段润尧说:“量子盘算将极大促进当前人工智能及其应用的生长,深刻地改变包罗基础教育在内的众多领域。特别是,借助于量子盘算手艺,人类对于微观天下的熟悉以及宏观天下的探索将获得极大扩展,从而引发人类思维能力的根本性提升。”

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