多國競相布局量子科技

2020-11-04 西城組工

轉自《中國組織人事報》發布時間:2020年10月21日

谷歌量子計算系統。

從頂層設計、戰略投資再到人才培養等,全球多國近年來在量子科技領域持續投入。那麼什麼是量子科技?它在現實生活中有何應用前景?各國及科技企業在相關領域的發展態勢如何?

解讀量子科技還要從量子力學說起。量子力學發源於20世紀初,是研究物質世界微觀粒子運動規律的物理學分支,如果一個物理量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。量子力學中有一些「違背常理」的特點,如著名的難知死活的「薛丁格的貓」等。相關理論不斷獲得實驗支持,在一百多年裡催生了許多重大發明——原子彈、雷射、電晶體、核磁共振、全球衛星定位系統等,改變了世界面貌。

量子信息技術則是量子力學的最新發展,代表了正興起的「第二次量子革命」。早在2016年,歐盟就宣布將量子技術作為新的旗艦科研項目,迎接「第二次量子革命」。美國也一直支持量子科技發展,最新動向是在10月7日,白宮科學和技術政策辦公室啟用了國家量子協調辦公室的官方網站,同時發布了《量子前沿報告》。

在量子信息技術中,具有代表性的是量子通信和量子計算。這也是各主要科技大國重點搶佔的戰略技術高地。

量子通信:信息安全傳輸的「保護盾」

量子通信是利用量子力學相關原理解決信息安全問題的通信技術。其中一個著名原理就是量子糾纏,兩個處於糾纏狀態的量子就像有「心靈感應」,無論相隔多遠,一個量子狀態變化,另一個也會隨之改變,愛因斯坦稱之為「鬼魅般的超距作用」。傳統的通信方式有被竊聽的風險,而在量子通信中,竊聽者必然被察覺並被通信雙方規避。量子通信因此常被稱作信息安全傳輸的「保護盾」,在保密領域有很大應用前景。

近年來,中國量子通信技術取得多項突破性進展。比如2016年8月,中國發射了自主研製的世界上首顆空間量子科學實驗衛星「墨子號」;此後,中國科研人員利用量子衛星在國際上率先成功實現了千公裡級的星地雙向量子糾纏分發等成果。

量子計算:未來計算技術的「心臟」

量子計算是各國優先發展的另一重點科技領域。有專家稱,「量子計算是這一場新量子革命最具有代表性的技術,是未來計算技術的心臟。」

在量子計算賽道,谷歌、微軟、英特爾等西方科技企業擁有先發優勢。去年10月,谷歌研究人員在英國《自然》雜誌發表論文稱,基於一個包含54個量子比特的量子晶片開發了量子計算系統,它花費約200秒完成的任務,傳統超級計算機要1萬年才能完成。這在當時被稱作實現了「量子霸權」,即讓量子計算機在某個特定問題上的計算能力超過傳統計算機,但也有一些業界人士對相關細節提出疑問。

中國研究人員也在量子計算方面奮起直追。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。今年9月,百度、本源量子等企業先後發布了自己的最新量子計算雲平臺,使普通用戶也能通過雲技術使用量子計算。

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