中國將建成世界最大的量子實驗室，它有什麼用處與前景？

我國的科研設備有很多第一：世界最大的天文射電望遠鏡「天眼」、全球第一次登陸月球背面、世界第一臺量子衛星「墨子號」、世界第一通訊「5G」開通...眼下正在建的世界最大「量子實驗室」預計今年年底建成竣工，吹響向量子世界進發的號角！

國外的量子實驗室

自從德國物理學家M·普朗克在1900年提出「黑體輻射能量子」學說，量子學的大門就打開了，後來經過愛因斯坦、玻爾、薛丁格等人的不斷完善，逐漸建立起來較完整的理論體系，讓量子在航空航天、通訊、醫學、天文地理等各行業都得到了廣泛的應用，加快了人類文明的步伐。

因此全球各國都有成立不同規模的量子實驗室，美國就有個大名鼎鼎的「費米實驗室量子研究所」，他們把所有實驗室的量子科研集合到一起，利用創新法和粒子物理學促進量子科研。還有歐洲有名的「量子研究中心」，他們今年測量到了反物質中的量子效應，屬全球首次。

中國年底將建成世界最大的量子實驗室

為了緊跟國際量子物理研究的步伐，我國在量子物理領域的成就也令世界矚目。2016年，中國製造的量子衛星「墨子號」的成功升空，讓世界都記住了中國的量子通訊，成功的實現了國際上量子通訊的彎道超車。

2018年，繼「墨子號」獲得成功升空後，中科院量子信息與量子科技創新研究院，在安徽合肥動工開建一個世界上最大的量子實驗室。這個量子實驗室將服務國家量子信息安全，成為國家量子科研發展的重要實驗室。現在花開「疫」散，1號科技大樓建設正酣，初現外形，遠遠望去，東西長700米的建築就像一個大型的英文字母「H」鑲嵌在合肥高新區的大地上，雄偉壯觀！

而這個外型的設計靈感就來自於量子糾纏，1號科技樓看起來像極低兩個互相糾纏的量子。

量子實驗室的用途與前景

量子實驗室就是研究量子信息、計算、原子、分子...量子世界的科研技術的機構。有點實力的國家都擁有自己的量子科研機構，就連一些有科研實力大小企業、院校都會成立量子實驗室，就像阿里、騰訊、北大、清華等。

建立量子實驗室最低也是幾十億美元，為什麼他們都花費那麼大的代價去建立量子實驗室？當然是有利可圖才會大量投入了。

就是因為量子物理帶來的好處已有目共睹，在100年來的量子發展中，直接促進了信息、核能、半導體晶管、雷射、核磁共振、高溫超導材料等的不斷產生。

首先是量子通訊信息會有較大前景。量子通信在20世紀80～90年代由美國科學家Bennett等人提出，包括量子密鑰分發和量子態隱形傳輸等。是利用量子糾纏的超巨效應實現傳遞信息的全新通訊。量子糾纏的超距效應被愛因斯坦嘲諷為「鬼魅般的超距作用」。就是它們的速度快到超過了空間甚至時間距離，不管多遠距離，都能即刻到達。這就是中國在2016年發射首顆量子衛星「墨子號」後，全世界為什麼都給驚訝到了，因為它第一次做到了千公裡級的量子糾纏，讓通信更安全。現在中國在原來的基礎上打造世界最大的量子實驗室，將會在量子物理上帶來新的飛躍。

其次是量子計算。各大院校、企業多數有量子計算的研究，現在大多網絡信息企業也都使用量子計算科技，因為它計算方式是疊加態的，速度遠超傳統計算機。量子的疊加態能讓每種可能的狀態以不同方式並行演化。量子計算機如有2個量子位比特，就會將傳統計算機裡的4個二進位數進行4種疊加計算。也就是說如果一個量子計算機有400個比特量子位，每一步就有2^400方同時操作，這樣的計算量是非常龐大的，比已知的所有分子數還多。

量子能量。量子能量主要在醫用保健用途較廣，催生了一批批量子能量產品，具有美容、排毒、保健等多種生物作用。另外有清潔無汙染的量子熱能，代替了煤、石油等汙染大的傳統能源。

什麼是量子

量子就是不可再進行分割的基本個體。

就像一個人不可以分身為兩個人一樣，否則那就是72變的孫悟空了。而這些基本個體大量存在，就像一束光是由無數的光量子光粒子構成，這一束光看似一個整體，其實是由不能再進行細分的光粒子構成。

量子是由德國物理學家普朗克在19世紀進行黑體輻射研究時發現並提出，他得出的結論是：能量的傳遞不是連續的，而是以能量子的方式以不同頻率逐個傳播運動，量子力學也由此誕生了。

而科學家在實驗室中發現了很多量子效應：比如愛因斯坦在1905年發現了光的「波粒二象性」，並提出「光量子」的名稱；1935年，愛因斯坦、波多爾斯基及羅森塔爾等人提出了「量子糾纏」說。量子糾纏是幾個量子相互作用後就整體化，每個量子不可再單獨描述，如其中一個發生變化，其它量子即刻變化。這樣的超距速度應用到量子通訊，讓很多不能完成的事都能實現：如量子密鑰分發讓通信有了安全保障；隱形傳態能進行遠遙距離的發送信息；密集編碼讓信息傳遞量減低一倍，加快了傳遞效率...

可以說量子的前景遠大廣闊，我國的量子通訊已遙遙領先世界，在建的最大量子實驗室將長期引領世界量子通訊科技。

在未來的100年裡，研究更安全的量子通訊、超快的量子計算，正引領著第二次量子革命的到來！

——合肥高新區某工作人員。