周末專題(一)量子科技

2020-10-18 最新資訊速遞

【事件】中央政治局10月16日下午就量子科技研究和應用前景舉行第二十四次集體學習。要充分認識推動量子科技發展的重要性和緊迫性,加強量子科技發展戰略謀劃和系統布局,把握大趨勢,下好先手棋。

清華大學副校長、中國科學院院士薛其坤就這個問題進行了講解,提出了意見和建議。

2019年10月,中央政治局也進行了一次集體學習,那次學習的主題的區塊鏈,曾經引起市場接近百股漲停。

【量子科技的簡單介紹】隨著量子力學的發展,上世紀的科技演進應該說屬於第一次量子科技革命。代表產品為雷射器、半導體和核能,這三大都具有劃時代意義,可以說奠定了人類信息社會的基礎。

但對於量子的觀測和操控仍然停留在相對「宏觀」層面,例如電流、電壓和光強。但隨著雷射原子冷卻、單光子探測和單量子系統操控等技術的發展,我們將進入第二次量子科技革命。對照第一次,第二次一樣會有劃時代的意義,

量子科技主要包括量子計算、量子通信和量子測量三大技術領域。

伴隨著量子比特數的增加,量子技術領域的發展可以劃分為 3 個階段:

(1)1-10 個量子比特,可實現量子通信;

(2)10-100 個量子比特,可實現量子感知(測量);

(3)超過 100 個量子比特,進入量子計算階段。

【量子計算簡述】量子計算機基於量子態疊加等原理製成。簡單的說,經典計算機使用電晶體作為比特,以電晶體的開閉狀態分別表示0和1。量子計算機使用兩態量子系統作為量子比特,由於量子態疊加原理能夠同時表示0和1。理論上,1臺n位的量子計算機算力=2的n次方臺n 位的經典計算機算力。當量子計算機超越 49 個量子比特後,其能力可以遠遠超過超級計算機,實現「量子霸權」

比如2019 年 10 月,谷歌使用 53 位量子比特計算機 Sycamore 運行隨機電路取樣,僅用 20s 時間即完成了結果,而谷歌推算如果使用超級計算機 Summit 需耗時1萬年。

谷歌、IBM、英特爾和微軟等科技巨頭已成為推動量子計算原理樣機研發加速發展的重要力量。而我國量子計算以科研機構為主。阿里巴巴、騰訊、百度和華為等科技公司開始關注和投資量子計算領域。但總體而言進入較晚,在產品工程化及應用推動方面與美國科技巨頭存在明顯差距。

尤其在大規模量子比特物理實現、量子糾錯編碼、量子算法軟體等關鍵技術上仍然有待突破。

【量子通信簡述】

由於早期的投入,美國在量子信息領域佔據了先發優勢。2020 年 2月 20日根據澎湃新聞的消息,美國白宮國家量子協調辦公室發布了《美國量子網絡戰略願景》,提出美國將開闢量子網際網路,確保量子信息科學(QIS)惠及大眾。

令人欣喜的是,中國在量子通信領域佔據了領先地位,如同美國在量子計算領域佔據領先優勢一樣,最終還是最有可能是中美在量子科技領域一較高下的局面。因為在量子信息的幾大應用中,量子計算還僅僅處於演示階段,量子保密通信是目前唯一進入實用階段的量子信息應用。

量子保密通信是近現代唯一一個由中國新創造的產業。

(1)2016 年 8 月 16 日,我國發射了全球第一顆量子科學實驗衛星「墨子號」,使得人類

首次具有在空間尺度開展量子科學實驗的能力

(2)2017 年 9 月率先完成了「京滬幹線」,開通了全球第一條量子保密通信幹線

(3)2019 年 9 月,中科大、清華、中科院上海微系統所等單位合作,在 300 公裡真實環境的光纖中實現了雙場量子密鑰分發實驗,驗證了 700 公裡以上光纖遠距離量子密鑰分發的可行性,是實用雙場量子密鑰分發的重要裡程碑。

(4)2019 年 12 月 30 日,我國研製的全球首個可移動量子衛星地面站與「墨子號」衛星對接成功。「星地一體」的網絡構建完成以後,中國量子通信正式開啟了產業化的新時代。

也就是說,上市公司中,多數都是與量子通信概念股為主。

【量子測量簡述】測量傳感技術歷經機電式、光電式兩代發展,目前前沿研究已經開始進入量子測量領域。國際計量基準中的七個基本物理量,已經有時間和長度兩個實現了完全量子化標定,質量、電流、溫度和物質量等物理量的量子化標定研究已經完成。

舉個例子,正是有了精確的原子鐘,人類才能構建了衛星導航系統,實現了全球精確定位。

比如陀螺是決定慣性導航系統性能的核心器件,量子陀螺較光電式陀螺而言,優勢更大。在自動駕駛、無人機、潛艇、飛彈等領域有廣闊的前景。

同樣的,在量子測量領域,也是歐美等國仍處於領先,我國逐步縮小差距的過程。總之,都還處在第一陣營領域。

正是看到了量子科技對未來政治和軍事格局可能帶來的重大影響,世界各國都相繼出臺量子信息的國家戰略,加入量子競賽的角逐中來。

【重點級個股8】

量子通信重點8龍

【關注級個股10隻】

量子通信備選10股

【其他】各款軟體的「量子通信」都有分列,粗略統計有超過30家概念股。

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