量子科技意味著什麼？

「深刻認識推進量子科技發展重大意義，加強量子科技發展戰略謀劃和系統布局。」周末，量子科技引爆了中國市場。

量子科技是什麼？

「量子」跟我們中學接觸的原子、電子、原子核、質子、中子等不是一個維度的概念。量子是一個數學概念，代表離散變化的最小單元。比如統計人數時只能說1個人，但不能說半個人，那對統計人數來說，一個人就是一個量子。當某個東西只能離散變化，我們就說它是「量子化」的。而量子力學不僅研究原子、分子、雷射這些微觀對象，還研究導電性、導熱性、硬度、晶體結構等宏觀物質，涉及現代社會的方方面面，是和相對論是二十世紀的兩個最重要的科學革命。而最近被媒體熱議的量子科技則是量子力學和信息科技的交叉學科，做個比喻，經典比特是個「開關」，只有開和關兩種狀態，那量子比特是個「旋鈕」，有無數個狀態。

玻爾是量子理論的奠基人，得出量子理論的三大基本準則：

態疊加世界：在量子世界，一切事物處於不同狀態，各種狀態可以並存。貓可能活著也可能死了，貓也可能既活著也死了。

測不準原理：疊加態不可能精確測量，這個不可能是宇宙的終極規律，或許就是我們的這個三維宇宙的終點。

觀察者原理：一個物體都會有一個最終狀態，而這個最終狀態並非取決於物體本身，而是取決於誰來觀察，從什麼角度。

這三條準則完全推翻了經典物理學依賴的數學之美，最要命的是第三條，你的成績好不好，你的錢多不多，並不取決於實際幹了什麼，而是你看到了什麼，頗有唯心論的意思。以至於老對手愛因斯坦反駁：我不相信上帝用骰子來決定宇宙！玻爾則以「不要告訴上帝怎麼做」予以回應。

量子科技有多厲害？

谷歌曾稱，世界第一的超級計算機要算一萬年的實驗，量子計算機只用200秒就能算完；目前全球一年產生的數據需要百億TB的存儲量才能完成，而未來的量子存儲設備，可能只需指甲蓋大小就能存儲人類幾百年的信息數據。

而更多量子領域的現象還未得到科學解釋：超導體，完全屏蔽磁場；超流體，內部摩擦力為零；時間晶體，經典時空對稱破缺；不用光的反射成像；可以通過光改變引力為斥力的卡西米爾效應；單原子酶催化，背後量子隧穿現象等等。可以說，量子科技就是人類科學認知的極限。

科技發展到今天，我們看到的世界，僅僅是整個世界的5%。這和1000年前人類不知道有電場、磁場，以為天圓地方是一樣的。隨著量子科技的發展，指不定哪一天暗物質、暗能量、量子糾纏都能得到解釋。

中國的量子科技應用

量子科技目前有兩個最主要的應用，一是量子通信，二是量子計算。

我國目前研究的量子通信手段被稱為量子密鑰分發，使用的密鑰還是完全隨機並只可使用一次，已被嚴格證明是一種絕對安全的通信方式。從目前的人類認知來看，這是一種完美的信息保密形式。隨著2016年8月我國「墨子號」實驗衛星成功發射，量子通信的網絡開始迅速鋪張開來，2017年世界首個遠距離量子保密通信骨幹網「京滬幹線」正式建成開通。

墨子號量子衛星的發射和量子通信京滬幹線的建設，標誌著中國的量子通信接近了產業化。自從人類進入近代社會以來，這是第一次由中國創造一個新的產業。我們在許多產業做到了世界第一，例如高鐵、電信、超算，固然都很了不起，但這些產業都是別人開創的，我們是在別人的框架裡後來居上。只有量子通信，在國際上是沒有先例的。這個中國首創的產業是一座裡程碑，歷史意義十分重大。

而在難度更大的量子計算領域，目前主要參與研發的都是像百度和阿里這樣的巨頭。中國科學技術大學、清華大學等高校近年來都在量子計算領域取得一些階段性成果。百度、阿里巴巴、騰訊、華為等科技企業也相繼出臺了量子計算研究計劃。相比量子通信，量子計算的發展程度要低得多，還處於演示階段，尚未造出有實用價值的量子計算機。

在量子通信方面，中國領先，歐洲和美國也投入了很多努力，在跟隨中國發展。在量子計算方面，歐美領先，中國也不斷做出重要的成果，最近接近了並駕齊驅。如果這兩個領域相比較，整體而言量子計算的重要性高於量子通信，但離實用也更遠。

儘管量子科技現在受到了國家層面的重視，但目前只能說是一步先手棋。我們還需要更多時間、人才、研發投入等等，才能把這一產業發揚光大。