量子力學迎來多項基礎科研突破,中國量子科技進入快車道

2021-01-08 第一財經

12月以來,中國在量子力學領域迎來了多個基礎科研突破。

本月初,中國量子計算原型機「九章」問世,這意味著中國在量子計算領域上所取得了具有裡程碑意義的突破。繼美國之後,中國成為第二個實現「量子優越性」的國家。

幾近同時,中國的量子通信技術也迎來了「高光時刻」。

這是100模式相位穩定幹涉儀:光量子幹涉裝置集成在20cm*20cm的超低膨脹穩定襯底玻璃上, 用於實現50路單模壓縮態間的兩兩幹涉,並高精度地鎖定任意兩路光束間的相位。12月4日,中國科學技術大學宣布該校潘建偉等人成功構建76個光子的量子計算原型機「九章」,求解數學算法高斯玻色取樣只需200秒。 新華社圖

近日,據中國科學技術大學消息,中科院院士郭光燦團隊在高維量子通信研究中取得重要進展。該團隊李傳鋒、柳必恆研究組利用六光子系統實驗實現了高效的高維量子隱形傳態,建立遠距離量子網絡的打下基礎。該成果2日發表在國際期刊《物理評論快報(Physical Review Letters)》上。

在量子密鑰分發(MDI-QKD)上,中科院院士潘建偉及其同事彭承志、張強等與清華大學王向斌、中科院上海微系統所尤立星等人合作,實現真實環境中的遠距離量子幹涉,這是國際上第一次將MDI-QKD拓展到自由空間。23日,美國物理協會(APS)在線雜誌《Physics》以一篇名為「量子物理保證無線通信安全」的文章專門對該工作做了報導。

第一財經記者注意到,這項成果於24日罕見地以編輯推薦(Editors』 Suggestion)的形式發表在《物理評論快報(Physical Review Letters)》上。

量子通信和量子計算是目前量子科技領域的兩大研究方向。在量子通信領域,量子密鑰分發和量子隱形傳態則為其發展的兩大技術關卡。據悉,量子隱形傳態技術仍處於實驗室階段,已經進行實際應用的為量子密鑰分發技術。

一名從事量子通信研究的科研人員告訴第一財經,當前,量子領域基礎科研走在了應用的前面。雖然量子通信的應用門檻比量子計算要低,但其適用範圍仍集中於國防安全、新基建、政務等領域,如何真正走向C端,惠及民生還待進一步推廣。

天眼查專業版數據顯示,以工商登記為準,我國目前有超過4200家量子領域相關企業,85%的相關企業新增於5年之內。從行業分布上看,44%的量子領域相關企業分布在科學研究和技術服務業,13%分布在信息傳輸、軟體和信息技術服務業。

清華大學副校長、中科院院士薛其坤此前曾表示,中國正對量子信息技術研究和應用方面加大支持力度,突破瓶頸障礙,聚力加快發展。

根據《中共中央關於制定國民經濟和社會發展第十四個五年規劃和二〇三五年遠景目標的建議》,量子信息被定位為「十四五」科技創新 7 個重要的發展領域之一。

公開資料顯示,不少省市的「新基建」政策和「十四五」規劃中,也都出現了「量子」的身影。

北京市《加快新型基礎設施建設行動方案(2020-2022年)》中提到,圍繞腦科學、量子科學、人工智慧等前沿領域,加快推動北京量子信息科學研究院、北京腦科學與類腦研究中心、北京智源人工智慧研究院、北京應用數學研究院等新型研發機構建設。

在安徽「十四五」規劃建議中也明確,支持建設量子信息創新成果策源地和產業發展集聚區,在技術源頭、技術溢出和產業孵化、產業擴增等環節加快形成量子信息產業創新鏈,打造具有全球影響力的「量子中心」。

據悉,我國計劃2030年左右率先建成全球化的廣域量子保密通信網絡,並在此基礎上,構建信息充分安全的「量子網際網路」。

隨著量子計算領域的國際競爭加劇,「九章」量子計算原型機的誕生,是否意味著我國在「量子爭霸」上已經取得勝利?未來將如何布局科研?

潘建偉在近日的一次公開論壇上稱,「九章」量子計算原型機在算法上的領先,是暫時性的優勢,意味著中國進入了量子計算領域的第一方隊。在未來5-10年,量子計算的基礎科研將聚焦於量子糾錯,解決若干超級計算機無法勝任的具有重大實用價值的問題。

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