我國量子科技前沿研究有新進展了?

量子科技發展突飛猛進，成為新一輪科技革命和產業變革的前沿領域，量子計算機更是各國科學家研發的熱點，中國的量子科學家在這方面的研究也取得了進展。

什麼是量子

量子是現代物理的重要概念。即一個物理量如果存在最小的不可分割的基本單位，則這個物理量是量子化的，並把最小單位稱為量子。

量子一詞來自拉丁語quantus，意為「有多少」，代表「相當數量的某物質」，它最早是由德國物理學家M·普朗克在1900年提出的。他假設黑體輻射中的輻射能量是不連續的，只能取能量基本單位的整數倍，從而很好地解釋了黑體輻射的實驗現象。

後來的研究表明，不但能量表現出這種不連續的分離化性質，其他物理量諸如角動量、自旋、電荷等也都表現出這種不連續的量子化現象。這同以牛頓力學為代表的經典物理有根本的區別。量子化現象主要表現在微觀物理世界。描寫微觀物理世界的物理理論是量子力學。

自從普朗克提出量子這一概念以來，經愛因斯坦、玻爾、德布羅意、海森伯、薛丁格、狄拉克、玻恩等人的完善，在20世紀的前半期，初步建立了完整的量子力學理論。絕大多數物理學家將量子力學視為理解和描述自然的基本理論。

量子通信

量子通信是利用量子疊加態和糾纏效應進行信息傳遞的新型通信方式，基於量子力學中的不確定性、測量坍縮和不可克隆三大原理提供了無法被竊聽和計算破解的絕對安全性保證，主要分為量子隱形傳態和量子密鑰分發兩種。

量子隱形傳態基於量子糾纏對分發與貝爾態聯合測量，實現量子態的信息傳輸，其中量子態信息的測量和確定仍需要現有通信技術的輔助。量子隱形傳態中的糾纏對製備、分發和測量等關鍵技術有待突破，目前處於理論研究和實驗探索階段，距離實用化尚有較大差距。

量子密鑰分發，也稱量子密碼，藉助量子疊加態的傳輸測量實現通信雙方安全的量子密鑰共享，再通過一次一密的對稱加密體制，即通信雙方均使用與明文等長的密碼進行逐比特加解密操作，實現無條件絕對安全的保密通信。

以量子密鑰分發為基礎的量子保密通信成為未來保障網絡信息安全的一種非常有潛力的技術手段，是量子通信領域理論和應用研究的熱點。

量子計算

量子計算是一種遵循量子力學規律調控量子信息單元進行計算的新型計算模式。對照於傳統的通用計算機，其理論模型是通用圖靈機；通用的量子計算機，其理論模型是用量子力學規律重新詮釋的通用圖靈機。從可計算的問題來看，量子計算機只能解決傳統計算機所能解決的問題，但是從計算的效率上，由於量子力學疊加性的存在，某些已知的量子算法在處理問題時速度要快於傳統的通用計算機。2019年8月，中國量子計算研究獲重要進展：科學家領銜實現高性能單光子源。

由於量子特性在信息領域中的獨特功能，在增大信息容量、提高運算速度、確保信息安全等方面將突破現有傳統信息系統的極限，量子計算科學在過去幾年的發展可以用突飛猛進來形容。這些成就使人們認識到用量子態作為信息載體，通過量子態完成大容量信息的瞬間傳輸，並為實現原則上不可破解的量子保密通訊提供了可行性的示範，同時也開闢了量子科技更為廣泛，前景更為誘人的應用領域。

量子計算與通信研究越來越受到重視。西歐、美國和日本在量子科學的研究上具世界領先水平，計劃嚴密，投入很大，發展速度加快，研究成果越來越具有實際意義。

量子計算機的研製已成為量子科技前沿的焦點和量子超越的核心方向。當前量子計算研究的核心難題是量子比特很難規模化地擴展。探索對環境擾動不敏感的拓撲量子計算，就成為解決這一困境的重要途徑。