在量子信息技術中，具有代表性的是量子通訊和量子估算。這也是各主要科技大國重點占據(jù)的戰(zhàn)略技術高地。這么，哪些是量子科技？在現(xiàn)實生活中有何應用前景？各國及科技企業(yè)在相關領域的發(fā)展態(tài)勢怎樣？
量子信息技術則是量子熱學的最新發(fā)展，代表了正盛行的“第二次量子革命”。這么哪些是量子科技？在現(xiàn)實生活中有何應用前景？各國及科技企業(yè)在相關領域的發(fā)展態(tài)勢怎樣？
量子科技始于量子熱學。量子熱學發(fā)始于20世紀初，是研究物質(zhì)世界微觀粒子運動規(guī)律的數(shù)學學分支，假如一個數(shù)學量存在最小的不可分割的基本單位，則這個數(shù)學量是量子化的。
量子熱學中有一些“違背常理”的特征，如知名的難知死活的“薛定諤的貓”等。但相關理論不斷獲得實驗支持，在一百多年里催生了許多重大發(fā)明——原子彈、激光、晶體管、核磁共振、全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)等，改變了世界面貌。
從頂樓設計、戰(zhàn)略投資再到人才培養(yǎng)等，全球多國近些年來在量子科技領域持續(xù)投入。
早在2016年，歐共體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”。日本也始終支持量子科技發(fā)展，最新動向是在10月7日，白宮科學和技術新政辦公室啟用了國家量子協(xié)調(diào)辦公室的官方網(wǎng)站，同時發(fā)布了《量子前沿報告》。
在量子信息技術中量子物理的應用舉例，具有代表性的是量子通訊和量子估算。這也是各主要科技大國重點占據(jù)的戰(zhàn)略技術高地。
量子通訊：信息安全傳輸?shù)摹氨Ｗo盾”
量子通訊是借助量子力學相關原理解決信息安全問題的通訊技術。其中一個知名原理就是量子糾纏，兩個處于糾纏狀態(tài)的量子如同有“心靈感應”，無論相隔多遠，一個量子狀態(tài)變化，另一個也會急劇改變，愛因斯坦稱之為“鬼魅般的超距作用”。傳統(tǒng)的通訊方法有被監(jiān)聽的風險，而在量子通訊中，監(jiān)聽者必然被察覺并被通訊雙方規(guī)避。量子通訊因而常被叫做信息安全傳輸?shù)摹氨Ｗo盾”，在保密領域有很大應用前景。
近些年來，中國量子通訊技術取得多項突破性進展。例如2016年8月，中國發(fā)射了自主研發(fā)的世界上首顆空間量子科學實驗衛(wèi)星“墨子號”；隨后，中國科研人員借助量子衛(wèi)星在國際上率先成功實現(xiàn)了千公里級的星地單向量子糾纏分發(fā)等成果。2017年，全球首列量子保密通訊骨干網(wǎng)“京滬干線”項目通過總技術初驗。
去年以來，在量子通訊領域中國學者“捷報頻傳”。有關方面3月宣布，中國科學技術學院潘建偉團隊等研究人員實現(xiàn)了500公里級真實環(huán)境光纖的雙場量子秘鑰分發(fā)和相位匹配量子秘鑰分發(fā)，傳輸距離達到509公里，創(chuàng)造了新的世界紀錄。有關方面9月宣布，郭光燦教授團隊與奧地利同行合作，首次實現(xiàn)了高保真度的32維量子糾纏態(tài)，明顯增強了量子通訊的信道容量。
量子估算：未來估算技術的“心臟”
量子估算是各國優(yōu)先發(fā)展的另一重點科技領域。百度研究院量子估算研究所主任段潤堯告訴新華社記者：“量子估算是這一場新量子革命最具有代表性的技術，是未來估算技術的腎臟?！?span style="display:none">btg物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))
與傳統(tǒng)計算機相比，量子計算機有奇特優(yōu)勢。傳統(tǒng)計算機中1個比特在某個時間只能是0或1中的一個狀態(tài)，而在量子計算機里，因為量子疊加態(tài)的存在，1個量子比特可同時記錄0和1兩個狀態(tài)。因而量子物理的應用舉例，量子計算機擁有估算能力遠超傳統(tǒng)計算機的潛力。但目前人類能同時操縱的量子比特還不多，量子計算機仍未邁向大規(guī)模實用。
在量子估算賽道，微軟、微軟、英特爾等西方科技企業(yè)擁有先發(fā)優(yōu)勢，通過不同技術路徑不斷實現(xiàn)對更多量子比特的操縱。今年10月，微軟研究人員在法國《自然》雜志發(fā)表論文稱，基于一個包含54個量子比特的量子芯片開發(fā)了量子估算系統(tǒng)，它耗費約200秒完成的任務，傳統(tǒng)超級計算機要1萬年才會完成。這在當時被叫做實現(xiàn)了“量子霸權”，即讓量子計算機在某個特定問題上的估算能力超過傳統(tǒng)計算機，但也有一些業(yè)界人士對相關細節(jié)提出疑惑。
中國研究人員也在量子估算方面奮起直追。中國科學技術學院、清華學院等院校近些年來都在量子估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(yè)也陸續(xù)頒布了量子估算研究計劃。去年9月，百度、本源量子等企業(yè)先后發(fā)布了自己的最新量子估算云平臺，使普通用戶也能通過云技術使用量子估算。
盡管量子計算機距離大規(guī)模普及還有很長的路要走，但相關前景遼闊。段潤堯說：“量子估算將極大推動當前人工智能及其應用的發(fā)展，深刻地改變包括基礎教育在內(nèi)的諸多領域。非常是，利用于量子估算技術，人類對于微觀世界的認識以及宏觀世界的探求將得到極大擴充，因而引起人類思維能力的根本性提高?！?span style="display:none">btg物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))
