早在80年代,化學(xué)學(xué)家們早已把量子計算機的主要理論框架構(gòu)建上去,日本更是從90年代初開始布局了量子計算機研究,并逐漸聚焦到半導(dǎo)體和超導(dǎo)的固態(tài)體系。
日本政府在2016年早已宣布在兩年之內(nèi)要做到量子計算機可以實際應(yīng)用,去年白宮五月更是公布了“國家網(wǎng)路戰(zhàn)略”,借以維持英國在量子信息領(lǐng)域的國際領(lǐng)導(dǎo)力,“美國幾乎所有的大公司都組建了量子計算機研制中心。”其他國家同樣也不甘其后,法國在“搞了十億美元的量子宣言規(guī)劃”,英國則集中力量硅基半導(dǎo)體芯片,近來跟美國聯(lián)合上去,共同開發(fā)硅基量子計算機。
2016年8月16日,我國發(fā)射了世界上第一顆量子科學(xué)實驗衛(wèi)星。
國際上幾乎所有最重要的媒體量子計算和量子通訊,如BBC、《紐約晨報》,還有《自然》、《科學(xué)日本人》等刊物,都報導(dǎo)了這個風(fēng)波,并把它評為改變世界的十個重大科學(xué)風(fēng)波之一。《華爾街晚報》也以《沉寂了一千年,中國誓回發(fā)明創(chuàng)新之巔》為題進(jìn)行報導(dǎo)。
以量子衛(wèi)星為代表的來自中國的一系列量子信息技術(shù)成果也直接或則間接觸發(fā)了法國和意大利的重大投入。例如,法國即將啟動了量子技術(shù)旗艦項目,新加坡也通過了“國家量子行動法案”。
好多人認(rèn)為這個聽上去有點意思,而且雖然體會不到高冷的量子化學(xué)和我們生活的關(guān)系。雖然,過去的一百多年,自量子熱學(xué)發(fā)展以來,它所催生的各類技術(shù)早已徹底改變了我們的生活。
例如,我們明天使用的計算機、筆記本筆記本、手機的芯片,其基本的估算單元是晶體管,就是基于量子熱學(xué)中的能帶理論發(fā)明的。
激光也來始于量子熱學(xué),我們使用的硬碟(巨磁阻)、硬盤,還有LED發(fā)光等,都依賴于量子熱學(xué)。并且之前的那些量子技術(shù),都是基于量子規(guī)律的宏觀應(yīng)用。
近來幾六年,數(shù)學(xué)學(xué)發(fā)展到新的階段,雖然有百億億個光子,在實驗室里可以精準(zhǔn)地控制一個一個的光子、一個一個的原子。這種技術(shù)正在催生“第二次量子革命”的一些新技術(shù),包括安全通訊、超快估算、精密檢測等技術(shù)。
變革開放40年,好多方面發(fā)生了翻天覆地的變化。回顧過去會對這些變化有更加深切的體味。
2002年,我們的團(tuán)隊只有5個人。從2006年開始,好多年青的中學(xué)生被派到世界各地,在國際先進(jìn)的實驗室學(xué)習(xí)新技術(shù)。
我們團(tuán)隊主要的研究路線從量子基礎(chǔ)研究開始,之后步入應(yīng)用基礎(chǔ)研究,再漸漸的把一些就能直接應(yīng)用和產(chǎn)業(yè)化的技術(shù)投入實踐應(yīng)用,反哺社會經(jīng)濟發(fā)展。
例如,在多光子糾纏領(lǐng)域,我們?nèi)匀辉趪H上保持領(lǐng)先的地位,目前量子計算和量子通訊,我們早已實現(xiàn)了18個光量子的糾纏。
借助國際一路領(lǐng)先的多光子糾纏和干涉技術(shù),我們在2017年實現(xiàn)了第一臺在“波色采樣”這個特定任務(wù)上才能趕超最初期兩臺精典計算機的光量子估算截?fù)魴C。這是走向“量子霸權(quán)”先期基礎(chǔ)測試的一步。
我們?nèi)匀辉谧龅牟皇菑澋罆嚕侵钡罆嚒A孔涌茖W(xué)實驗衛(wèi)星是直道會車的一個特別好的范例。
最開始在論證的時侯,有些專家會問美國有沒有舉辦這樣的研究。有好多人的概念是,基本上加拿大舉辦研究了,我們才開始研究。
基于量子衛(wèi)星和“京滬干線”(滬寧干線:聯(lián)接天津、上海,貫串西安和蘭州全長2000余公里的量子通訊骨干網(wǎng)路),我們國家首次勾畫了天地一體化的量子通訊網(wǎng)路的新藍(lán)圖。
如今好多美國單位,包括亞洲、美國,都主動來找中國的單位,要求加入我們的合作項目。2017年,“墨子號”實現(xiàn)了從上海到維也納的7600公里的量子保密的通訊。
據(jù)悉,我們在量子估算方面也做了比較系統(tǒng)的布局,借助超冷原子就能實現(xiàn)一些實用化的量子模擬技術(shù)。
借助超導(dǎo)量子估算探求和攻關(guān)通用的量子計算機,目前我們早已做到了12個超導(dǎo)量子比特的糾纏。
平常在新聞里可能會看到,IBM做到了50個量子比特,微軟做到了72個,但她們聲稱的量子比特數(shù)量還不能形成量子糾纏。
過去的十幾年,我們在國際上獲得一些比較好的評價。2007年,《新科學(xué)家》在其《中國崛起》專刊里提及:“中國科學(xué)技術(shù)學(xué)院——因而也是整個中國——牢牢地在量子估算的世界地圖上搶占了一席之地”。
2012年,《自然》年度十大科技亮點中說“標(biāo)志著中國在量子通訊領(lǐng)域的崛起,從10年前不起眼的國家,發(fā)展為現(xiàn)今的世界勁旅”。以后的2013、15年、17、18年,我們也分別有原創(chuàng)成果榮獲國際上的一些重大進(jìn)展。
未來,希望借助我昨天所講的技術(shù),在地面用光纖的方式實現(xiàn)城市里多個節(jié)點的量子通信網(wǎng)路,再借助衛(wèi)星實現(xiàn)超遠(yuǎn)距離,比如幾千公里的安全信息傳輸,成立一個才能保障國家信息安全的骨干網(wǎng),同時催生下一代的信息技術(shù)。
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