手機也能做光譜儀?聊聊量子點領域的那些黑科技|科學足夠你玩

2020-11-22 36kr

說起量子點物理很多人會認為它只存在於理論層面,並不了解這些高科技對於我們現實生活的意義。清華大學物理系研究量子通信的王向斌教授,主研量子點的鮑捷科學家團隊合伙人孫長庫先生,雨果獎郝景芳女士,以及華創資本的熊偉銘先生共同討論量子點科學對未來的無限可能性以及這些高科技商業化的問題。

王向斌:竊聽者之所以刺探不到鑰匙,是由於當我們在測量量子態的某個性質時,會使另一個性質受到擾動。在量子密碼系統裡,任何竊取者在偷看光子束時都會更動到它,而被發送者或接收者察覺。經典的加密方法是建立在複雜算法的基礎上的,解密過程就是對一個很大的數進行分解,當擁有了量子計算機,還是可以對大數進行破解。

孫長庫:量子點納米材料會根據晶粒直徑的大小在幾個納米到十幾個納米的範圍內會呈現不同的顏色,而這個對特定光譜範圍高度敏感的特性可以使用在微型光譜儀上。我們就可以將印表機大小的光譜儀縮小到手機攝像頭大小,隨時可以拿它掃一掃周圍東西,檢測下是什麼物質,有什麼構成成分。

王向斌:國外國內已經有好幾家長期在運作的量子通訊網絡。在城市內部,量子通訊技術在100公裡以內的應用都是沒問題的,打電話、qq聊天、發傳真、傳圖像這些功能都可以滿足。不過我們也有研究目標,一是實際運作的安全性是否可以真的達到理論上的安全性,這主要靠理論家將設備的安全性弄好。二是效率問題,單光子是很弱的信號,相比平常的強光通信效率是有差距的。中國科學家最近做出了新的突破,我們將傳統的最遠加密距離200公裡提高到了400公裡,並且將原來的200公裡的傳輸效率提高了500多倍。

孫長庫:光譜儀其實誕生很久了,但是由於原理上一定要有一個分光的部件,因此尺寸沒辦法做很小。但我們的技術可以和很多新的領域結合,比如搭載在機器人手上使它具備物體識別能力,比如農業採摘可以直接對採摘的物品進行分揀。

熊偉銘:第一波創業者都是體系外的人,現在看越倆越多創業者都是體系內的人,比如我們說到的科學家創業,這個是越來越正向的系統循環。切入點我們會很看重如何將這些高科技和市場結合起來。

孫長庫:當我們把成果講的自己都很興奮,覺得若干年後這項技術會讓整個社會變成另外一種場景的時候,我會覺得時機來了,我們該創業把這個技術服務於人民的生產生活上。

孫長庫:也許會提高人類的信任度,因為我們可以方便的知道周圍的東西都是什麼,因此大家可以在誠信和坦誠的層面上交流。

王向斌:我相信量子物理會給人類的生活和工作方式帶來革命,也許有一天人類會發現我們的大腦就是一臺量子計算機。

熊偉銘:我們為什麼這麼著急推動科技創新?提高效率是一方面,另一方面是人的本性,我們怕在短暫的時間裡看不到新的成果。

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