“九章二號”144模式干涉儀（部份）實(shí)驗(yàn)相片中國科學(xué)技術(shù)學(xué)院供圖
量子三大領(lǐng)域——量子估算、量子通訊、量子精密檢測，中國全部位列第一梯隊(duì)
中國量子研究突飛猛進(jìn)的背后，是中國的“科研黃金時代”和“集中力量辦大事”的體制優(yōu)勢
“量子科技到如今，還沒有讓老百姓可以用的產(chǎn)品，短時間內(nèi)也做不到”
量子科技是事關(guān)人類未來的關(guān)鍵核心技術(shù)領(lǐng)域，急切須要更多兼顧智慧和勇氣的年青人獨(dú)闖科研無人區(qū)和產(chǎn)業(yè)無人區(qū)
文|《瞭望》新聞周刊記者徐海濤魏雨虹陳諾周暢
中國成功研發(fā)“九章二號”“祖沖之二號”量子估算截?fù)魴C(jī)，日本IBM公司宣布實(shí)現(xiàn)“全球最大”的量子估算處理器，美國宣布將撥款145億美元推動研究量子保密通訊……近期，量子科技發(fā)展突飛猛進(jìn)，多個國家在這條關(guān)乎人類未來的科技賽道上奮力爭先。
121年前，當(dāng)馬克斯·普朗克提出“量子”概念時，即便再大膽的人也無法想像，這將給世界帶來多大的改變——核能、激光、計(jì)算機(jī)、手機(jī)等都與此相關(guān)。
而今，“第二次量子革命”已經(jīng)開幕，它將帶給我們一個哪些樣的未來？在世界量子科技大潮中，中國處于哪些方位？推動實(shí)現(xiàn)高水平科技自立自強(qiáng)的中國，將給全球量子科技發(fā)展做出什么新的貢獻(xiàn)？
人們期盼：當(dāng)對量子微觀世界的認(rèn)知更加深邃，宏觀世界也將愈加美好。
進(jìn)軍第一陣營
“求解特定物理問題，比最快超算快億億億倍！”今年10月，這條來自中國量子科技新突破的消息，在全球科技界造成重大反響。
“這是令人興奮的實(shí)驗(yàn)杰作?！绷孔踊瘜W(xué)學(xué)家、加拿大卡爾加里學(xué)院院長巴里·桑德斯說。
國際權(quán)威學(xué)術(shù)刊物《物理評論快報》刊發(fā)相關(guān)論文，標(biāo)志著中國研發(fā)的“九章二號”“祖沖之二號”量子估算靶機(jī)獲得國際學(xué)術(shù)界認(rèn)可。我國由此成為全球惟一在光量子和超導(dǎo)兩條技術(shù)路線上實(shí)現(xiàn)“量子優(yōu)越性”的國家。
“量子優(yōu)越性”像個門檻，是指當(dāng)新生的量子估算靶機(jī)，在某個問題上的估算能力超過最強(qiáng)的傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)，就證明其未來有多方趕超的可能。
多年來，國際學(xué)界高度關(guān)注、期待這個里程碑式轉(zhuǎn)折點(diǎn)的到來。
2019年9月，新加坡微軟公司推出53個量子比特的計(jì)算機(jī)“懸鈴木”，對一個物理算法的估算只需200秒，當(dāng)時世界最快的超級計(jì)算機(jī)“頂峰”需2天，日本率先實(shí)現(xiàn)了“量子優(yōu)越性”。
一年以后，中國成功研發(fā)76個光子的量子估算靶機(jī)“九章”，求解物理算法高斯玻色采樣只需200秒，當(dāng)時世界最快的超級計(jì)算機(jī)要用6億年。這使中國成為全球第二個實(shí)現(xiàn)“量子優(yōu)越性”的國家。
去年10月，“九章二號”求解高斯玻色采樣比目前世界最快的超級計(jì)算機(jī)快10的24次方倍（億億億倍）；“祖沖之二號”的估算復(fù)雜度，比微軟推出的“懸鈴木”提高100萬倍。我國的“量子優(yōu)越性”引人注目。
“以前中國的量子通訊世界領(lǐng)先，如今可以說，我們的量子估算也步入世界第一方陣?！薄熬耪露枴薄白鏇_之二號”由中國科學(xué)技術(shù)學(xué)院潘建偉教授團(tuán)隊(duì)牽頭研發(fā)，團(tuán)隊(duì)成員、“九章二號”項(xiàng)目負(fù)責(zé)人陸朝陽說。
量子科技主要分為量子估算、量子通訊、量子精密檢測三大領(lǐng)域。
近些年，隨著“墨子號”量子衛(wèi)星發(fā)射，中國實(shí)現(xiàn)量子通訊研究的領(lǐng)跑。去年，中國建成全球首個星地量子通訊網(wǎng)，創(chuàng)造500公里的現(xiàn)場光纖量子通訊世界紀(jì)錄，進(jìn)一步鞏固優(yōu)勢。
在量子精密檢測領(lǐng)域，中國科研水平和技術(shù)應(yīng)用與歐澳洲家旗鼓相當(dāng)、各具優(yōu)勢。近些年，我國實(shí)現(xiàn)海森堡極限精度的單光子克爾效應(yīng)檢測、200公里單光子三維成像、在溫度水堿液環(huán)境中偵測到單個DNA分子的磁共振譜等重大成果，并在金鋼石NV色心技術(shù)路線上研制出量子磚石單載流子譜儀、量子磚石原子力顯微鏡等“人無我有”的創(chuàng)新產(chǎn)品。
中國信息通訊研究院發(fā)布的《量子信息技術(shù)發(fā)展與應(yīng)用研究報告（2020年）》統(tǒng)計(jì)顯示，從2000年到2019年，全球量子信息三大領(lǐng)域科研論文發(fā)文量持續(xù)上升，日本科研機(jī)構(gòu)和企業(yè)的論文數(shù)目超過12000篇，位列各國第一，中國緊跟其后超過9000篇，美國、日本、英國分列第三到第五位。其中在量子通訊、量子估算、量子精密檢測三個領(lǐng)域，中國的論文發(fā)表量分列第一位、第二位、第二位。
“量子三大領(lǐng)域，我們?nèi)缃袢轿欢荚诘谝惶蓐?duì)。原先量子估算相對落后，如今逐步趕上來了。”中國科大學(xué)教授、中科院量子信息重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室處長郭光燦說。
“當(dāng)前，實(shí)現(xiàn)量子信息技術(shù)的規(guī)模化應(yīng)用，成為多國角逐的目標(biāo)?！敝袊拼髮W(xué)教授潘建偉說，在黨和國家高度注重下，我國量子科技實(shí)現(xiàn)了從跟跑、并挪到部份領(lǐng)跑的歷史飛越。
2016年12月9日，“墨子號”量子科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星與阿里量子隱型傳態(tài)實(shí)驗(yàn)平臺構(gòu)建天地鏈路（合成相片）金立旺攝/本刊
“科研黃金時代”
在量子理論濫觴的1900年，當(dāng)時的中國積弱已久只能做個看客。百余年后的明天，中國量子科技何以崛起？
變革開放后國外最早開始量子信息研究的郭光燦，至今還記得1980年到英國倫敦學(xué)院留學(xué)時的發(fā)覺：美國對量子光學(xué)的研究源于20世紀(jì)60年代，國外相關(guān)研究近乎空白。面對落后20年的差別，他和一群在日本、美國留學(xué)的中國中學(xué)生相約，誰先歸國誰就組織隊(duì)伍，把量子光學(xué)這一攤挑上去。
1984年，歸國后的郭光燦主持舉辦全省第一個量子光學(xué)學(xué)術(shù)大會。隨后，他開辦國外第一門量子光學(xué)課程和第一個量子信息實(shí)驗(yàn)室，并于2001年獲得我國首個量子信息技術(shù)“973”項(xiàng)目，聚攏起全省十多個科研單位50余名學(xué)者組成團(tuán)隊(duì)。
1996年，時年26歲的中科大結(jié)業(yè)生潘建偉，奔赴量子熱學(xué)的誕生地德國攻讀博士學(xué)位。
在量子化學(xué)學(xué)大師塞林格院士的科研小組里，潘建偉很快嶄露頭角。1997年，以他為第二作者的論文“實(shí)驗(yàn)量子隱型傳態(tài)”，被日本《科學(xué)》雜志評為年度全球十大科技進(jìn)展。
但成為國際一流學(xué)者并不是潘建偉夢想的全部。潘建偉追憶說，當(dāng)導(dǎo)師塞林格問“潘，你的夢想是哪些？”時，他答道：“我的夢想是，在中國建一個和這兒一樣的世界一流的量子光學(xué)實(shí)驗(yàn)室。”
多年以后，潘建偉這樣向記者解釋他內(nèi)心深處的看法：“近代科學(xué)沒能在中國誕生，中國人能不能趕上科學(xué)前沿、引領(lǐng)重大創(chuàng)新？”
在潘建偉看來，中國科技工作者都憋著一股勁，希望通過努力證明，除了在美國可以做得好，在國外也能作出優(yōu)秀成果。
2016年8月，以中國先輩“墨子”為名，世界首顆量子科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星在蘭州衛(wèi)星發(fā)射中心成功升空。以“墨子號”為平臺，中國實(shí)現(xiàn)“千里糾纏、星地傳密、隱形傳態(tài)”三個國際量子科研重大突破。
隨后，量子反?；魻栃?yīng)的實(shí)驗(yàn)發(fā)覺、“九章”、全球首個星地量子通訊網(wǎng)、“祖沖之號”“九章二號”“祖沖之二號”……中國量子科技喜訊頻傳。
潘建偉把量子研究的突飛猛進(jìn)歸功于中國的“科研黃金時代”和“集中力量辦大事”的體制優(yōu)勢。
他以“墨子號”衛(wèi)星為例說，衛(wèi)星的每一個部件，都匯聚了中科院武漢技術(shù)化學(xué)研究所、微小衛(wèi)星創(chuàng)新研究院、光電技術(shù)研究所、國家天文臺、紫金山天文臺、國家空間科學(xué)中心等各個科研機(jī)構(gòu)的心血?！安煌瑱C(jī)構(gòu)紛紛給我們提供所需的基礎(chǔ)器件，讓我們的創(chuàng)新看法有了挺好的工程基礎(chǔ)。我在美國的一些同行，也曾有過類似的科學(xué)構(gòu)想，但沒有國家像我國這樣竭力支持?！迸私▊フf。
“第二次量子革命的鼓聲已叩響”
全世界奮勇籌謀“量子優(yōu)越性”，在于它是一個變“量”——量子疊加、量子糾纏、量子不可克隆等神奇而誘人的特點(diǎn)，使量子技術(shù)具有極大應(yīng)用前景和寬廣想像空間。
“量子熱學(xué)是一個神秘的、令人飄忽不透的學(xué)科。我們誰都談不上真正理解，只是曉得如何去運(yùn)用它?！敝Z貝爾獎獲得者、美國化學(xué)學(xué)家穆雷·蓋爾曼曾這樣說。
“量子理論的出現(xiàn)，在上世紀(jì)引起第一次量子革命，催生了現(xiàn)代信息技術(shù)。”潘建偉介紹，基于量子理論，核能、激光、半導(dǎo)體等科技得以問世，因而發(fā)展出計(jì)算機(jī)、互聯(lián)網(wǎng)、手機(jī)等重大應(yīng)用。
步入21世紀(jì)，量子領(lǐng)域的新發(fā)覺、新理論、新技術(shù)密集涌現(xiàn)，喻示著第二次量子革命已步入起跑期、加速期?！蹲匀弧冯s志評論覺得：“第二次量子革命的鼓聲已叩響！”
“第一次量子革命，人們只問量子理論能讓我們做哪些，不去問為何，是被動的觀測與應(yīng)用?！惫鉅N說，第二次量子革命則是主動借助量子特點(diǎn)，開發(fā)出量子通訊、量子估算和量子精密檢測等創(chuàng)新應(yīng)用。
簡單來說，這種應(yīng)用的革命性在于——量子估算可以令人類的運(yùn)算能力實(shí)現(xiàn)指數(shù)級下降，量子通訊可以在理論上做到通訊的絕對保密，量子精密檢測可以將偵測精度從微米級提高至“原子級”。
其實(shí)，量子科技轉(zhuǎn)化為現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)力的時間表各有不同。
中科大院士、“祖沖之二號”項(xiàng)目具體負(fù)責(zé)人朱曉波說：“國際量子學(xué)界主流觀點(diǎn)覺得，研發(fā)出有實(shí)用價值的容錯型通用量子計(jì)算機(jī)，大概還須要10年到15年?！?span style="display:none">LGl物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))
據(jù)了解，量子估算包括超導(dǎo)、光量子、離子阱、半導(dǎo)體、拓?fù)涞榷鄺l技術(shù)路線，目前微軟、IBM、英特爾、微軟、亞馬遜、霍尼韋爾等國際科技企業(yè)紛紛搶灘，國外的中國科學(xué)技術(shù)學(xué)院、浙江學(xué)院、清華學(xué)院、南方科技學(xué)院等院校以及騰訊、華為、阿里巴巴等企業(yè)也已布局研制。
業(yè)界普遍覺得，量子計(jì)算機(jī)的發(fā)展將經(jīng)歷三個階段：
第一階段，研發(fā)50個到100個量子比特的專用量子計(jì)算機(jī)，實(shí)現(xiàn)“量子優(yōu)越性”里程碑式突破。
第二階段，研發(fā)可操縱數(shù)百個量子比特的量子模擬機(jī)，解決一些超級計(jì)算機(jī)難以勝任、具有重大實(shí)用價值的問題。諸如量子物理、新材料設(shè)計(jì)、優(yōu)化算法等。
第三階段，急劇增強(qiáng)量子比特的操縱精度、集成數(shù)目和容錯能力，研發(fā)可編程的通用量子計(jì)算機(jī)。
“包括‘九章二號’和‘祖沖之二號’，世界上目前所有的量子計(jì)算機(jī)研究都還在第一階段。”朱曉波說，學(xué)界豁達(dá)的觀點(diǎn)覺得，5年左右會有局部應(yīng)用落地。
對于第三階段的可編程的通用量子計(jì)算機(jī)，學(xué)者們預(yù)測，其可用于密碼破譯、氣象預(yù)報、金融剖析、藥物研制、礦產(chǎn)鉆探等多個方面。影響更為深遠(yuǎn)的是，量子計(jì)算機(jī)的強(qiáng)悍算力將有助于人類認(rèn)識數(shù)學(xué)、化學(xué)等領(lǐng)域重大基礎(chǔ)科學(xué)問題，并與人工智能等科技形成“乘法效應(yīng)”，加速形成“裂變反應(yīng)”。
騰訊量子實(shí)驗(yàn)室負(fù)責(zé)人張勝譽(yù)告訴記者，她們近日在量子比特的初始化、量子編譯和體系結(jié)構(gòu)、大圖算法設(shè)計(jì)等方面取得進(jìn)展，并在抗生素研制、材料仿真等產(chǎn)業(yè)應(yīng)用方面積極探求。
在量子通訊領(lǐng)域，全球正處在網(wǎng)路建設(shè)和應(yīng)用探求齊頭并進(jìn)的階段。
高約1米、重不足百公斤，深沉的鏡頭凝望天空……這是近日由交大國盾量子技術(shù)股份有限公司推出的全球首款大型化可聯(lián)通量子衛(wèi)星地面站。
“這種地面站重量輕、可聯(lián)通，12小時內(nèi)能安裝好，邊疆、海島等邊遠(yuǎn)地區(qū)用它與‘墨子號’衛(wèi)星對接，可以方便地使用量子保密通訊?！笨拼髧芄玖孔禹?xiàng)目經(jīng)理周雷介紹，她們的另一款新應(yīng)用是商用量子秘鑰分發(fā)器，每秒可形成上千個秘鑰，目標(biāo)是讓“光纖可達(dá)”的地方都能用上量子通訊。
此外，目前國際量子通訊的研制方向聚焦于通訊距離、核心部件、小型化、新合同等方面，在政務(wù)、能源、金融等領(lǐng)域的新應(yīng)用不斷出現(xiàn)，行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、測評規(guī)范等逐漸建立。中國處于全球科研、應(yīng)用前列，在國際聯(lián)通聯(lián)盟和國際標(biāo)準(zhǔn)化組織牽頭編制量子通訊標(biāo)準(zhǔn)。
與量子估算、量子通訊相比，量子精密檢測變得更為神秘，但業(yè)界普遍覺得，量子精密檢測將是量子科技中最早實(shí)現(xiàn)應(yīng)用和產(chǎn)業(yè)化的領(lǐng)域。
“量子檢測的精度可以達(dá)到原子量級?！眹鴥x量子（南京）技術(shù)有限公司（下稱國儀量子）是國外最早創(chuàng)立的以量子精密檢測技術(shù)為核心的創(chuàng)新企業(yè)，該公司總工裁張偉介紹，傳統(tǒng)檢測技術(shù)最小只能偵測到微米量級，量子技術(shù)可以精細(xì)千倍、萬倍到納米、亞納米量級，為精密儀器行業(yè)帶來革命性的技術(shù)進(jìn)步。例如將量子精密檢測用于生命科學(xué)領(lǐng)域，可精確剖析血液中極微量物質(zhì)濃度。
“量子精密檢測如今開始邁向各行各業(yè)、萬家燈火?！眹鴥x量子監(jiān)事長賀羽說，量子精密檢測在石油鉆探、生命科學(xué)、先進(jìn)材料及能源電力等領(lǐng)域已實(shí)現(xiàn)示范應(yīng)用。
未來，量子精密檢測將可能應(yīng)用于超導(dǎo)材料表面特點(diǎn)及結(jié)構(gòu)表征、醫(yī)療領(lǐng)域的心腦磁檢測、臨床前研究的微量物質(zhì)組分剖析、生命科學(xué)的病變細(xì)胞成像以及導(dǎo)航的地磁場檢測等多個領(lǐng)域，為儀器行業(yè)帶來改革式機(jī)遇。
量子滬寧干線總控中心中國科學(xué)技術(shù)學(xué)院供圖
技術(shù)、產(chǎn)業(yè)和人才三大挑戰(zhàn)
“第二次量子革命”為世界各國開辟出一條新的科技賽道。
去年1月，南非宣布啟動量子技術(shù)國家戰(zhàn)略，計(jì)劃5年投資18億美元，使美國跨入量子領(lǐng)域“世界前三”。
5月，美國宣布撥款近20億美元，使英國在量子大賽中“跟上步伐”。
11月下旬，英國宣布投資1億美元帶動量子研究商業(yè)化。
同年底，美國宣布撥款145億美元，將加強(qiáng)量子保密通訊研究，推動經(jīng)濟(jì)和軍事安全。
在全球你追我趕的量子發(fā)展態(tài)勢下，業(yè)內(nèi)人士覺得，我國當(dāng)前起碼面臨技術(shù)、產(chǎn)業(yè)和人才三大挑戰(zhàn)。
先看技術(shù)挑戰(zhàn)。作為探究微觀世界的科學(xué)，量子科技研究難度極大。中科院教授王建宇比喻說，實(shí)現(xiàn)量子衛(wèi)星“天地實(shí)驗(yàn)”，“相當(dāng)于人在萬米高空，把硬幣掉入地面的一個儲錢罐”。
在中科院量子信息重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室副組長郭國平看來，研發(fā)量子計(jì)算機(jī)，如同“用原子壘起一座金字塔”。
“量子估算對環(huán)境的要求非常高。除了要超高溫，還要‘超潔凈’。非常微弱的噪音、光線、磁場和微小顆粒就會攪亂訊號，整個系統(tǒng)十分復(fù)雜、困難。”合肥本源量子估算科技有限責(zé)任公司輪值監(jiān)事長孔偉成說。
朱曉波說，當(dāng)前研發(fā)量子計(jì)算機(jī)的一大技術(shù)挑戰(zhàn)是提升操縱量子比特的精度，提升運(yùn)算正確率?！袄珉m然單次門運(yùn)算精度達(dá)到99%，70次運(yùn)算出來，正確率就升高到50%以下?！?span style="display:none">LGl物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))
再看產(chǎn)業(yè)挑戰(zhàn)。多位專家表示，當(dāng)前量子科技的發(fā)展正處于從科研到應(yīng)用的過渡階段，要推動加快到產(chǎn)業(yè)化階段，須要產(chǎn)生“科研機(jī)構(gòu)+企業(yè)+用戶”的產(chǎn)業(yè)生態(tài)。
交大國盾量子技術(shù)股份有限公司總裁應(yīng)勇說，在量子通訊領(lǐng)域，行業(yè)最大的困難是使用規(guī)模不大，相對于研制，在產(chǎn)品推廣上會有滯后期。同時，量子通訊須要用戶使用習(xí)慣的切換中國國盾量子通訊，且整修信息系統(tǒng)的成本代價和工作量十分大，影響了量子通訊技術(shù)的應(yīng)用。
“科研機(jī)構(gòu)研制的量子科技產(chǎn)品，須要更多的企業(yè)和用戶試用。只有在應(yīng)用中發(fā)覺問題、創(chuàng)造應(yīng)用場景并及時反饋給研制端，產(chǎn)業(yè)能夠迭代發(fā)展?！惫鉅N說。
最后，人才供應(yīng)不足被覺得是阻礙量子科技發(fā)展的重要誘因。
IBM負(fù)責(zé)量子戰(zhàn)略和生態(tài)的總工裁羅伯特·蘇托爾曾表示，目前全球量子人才普遍匱乏，企業(yè)須要與院校更緊密合作，從高等教育階段開始培養(yǎng)相關(guān)人才。諸如量子估算方面，急需數(shù)學(xué)方面人才進(jìn)行相關(guān)硬件研制，同時也須要物理和計(jì)算機(jī)領(lǐng)域人才。
“我們目前最大的困難是缺人才！”賀羽說，除了量子理論人才，還須要儀器工程師、光學(xué)工程師、微波工程師、算法工程師等。
“蹭概念”“過度拔高”和“學(xué)術(shù)指責(zé)”
挑戰(zhàn)之余，量子科技日漸擴(kuò)大的影響力，也招來一些“蹭概念”型產(chǎn)品，以及不專業(yè)的“學(xué)術(shù)指責(zé)”與博眼珠的夸大評析。
“量子能量波與人體生物電和諧共振，深層滋潤細(xì)膩膚質(zhì)”“利用量子糾纏原理讓莊稼多吸肥，蚜蟲不能孵卵”“量子的波粒二象性就是陰和陽，科學(xué)地解釋了風(fēng)水”……記者發(fā)覺，近一年來，國外冒出2000多家各種“量子企業(yè)”中國國盾量子通訊，將量子熱學(xué)原理與化裝品、農(nóng)業(yè)、食品、服裝、汽車等傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)“嫁接”。
專家覺得，這種企業(yè)并非量子科技的產(chǎn)業(yè)化，而是蹭熱點(diǎn)的“偽創(chuàng)新”。“量子科技到現(xiàn)今，還沒有讓老百姓可以用的產(chǎn)品，短時間內(nèi)也做不到，不可能很快就達(dá)到能步入千家萬戶的水平?！惫鉅N說。
專家表示，識別一件商品究竟有沒有用到量子科技，要看它有沒有用到量子的相干性、疊加性等特點(diǎn)，假如沒有用到就是在“蹭概念”。更直白來說，現(xiàn)階段量子科技還沒有應(yīng)用到大眾生活。
與此同時，量子科技在輿論場上也呈現(xiàn)“冰火兩重天”的兩極評價，既有“量子計(jì)算機(jī)正式淘汰電子計(jì)算機(jī)”“量子通訊超光速，愛因斯坦都震驚”這樣的過度拔高，也有“量子估算欺世盜名”“量子通訊是沒用的騙子”這樣的徹底否定，給公眾帶來困擾和思想上的混亂。
“為了防止被過度剖析，我們發(fā)布信息時已采取更中性敘述。諸如用‘量子優(yōu)越性’替代‘量子霸權(quán)’，用‘量子估算靶機(jī)’的尊稱指出還處于實(shí)驗(yàn)研究階段，離實(shí)用有很大距離。”潘建偉教授團(tuán)隊(duì)一位學(xué)者告訴記者，但在信息傳播中，仍然被一些媒體和個人公眾號“添油加醋”。
“量子計(jì)算機(jī)一定是未來的重要方向，但它是拿來解決電子計(jì)算機(jī)無法解決的特定問題，并不是在所有問題上都能起到加速作用，它和電子計(jì)算機(jī)是互補(bǔ)而不是取代關(guān)系。”清華學(xué)院姚期智講堂院長段路明等多位專家表示，量子科技須要客觀理智的認(rèn)知。
“量子科技如同是一個小孩，未來有無限可能，但如今還不夠健壯，更不能‘包治百病’?！辟R羽說。
“甄別對量子科技的指責(zé)，最基本的判據(jù)，就是看它有沒有在同行審稿的科學(xué)刊物上發(fā)表論文。”中科院科學(xué)傳播研究中心副院長袁嵐峰說，我國量子科技專家有許多論文發(fā)表在國際頂尖刊物上，而反對量子科技的文章全都是網(wǎng)路文章，沒有一篇在學(xué)術(shù)刊物發(fā)表，緣由就是這種文章在科學(xué)上存在錯誤，審稿通不過。
多位學(xué)者剖析，近些年國外指責(zé)量子的聲音越來越多，緣由之一是量子理論晦澀難懂，量子糾纏、量子疊加等特點(diǎn)又偏頗于日常體驗(yàn)，容易讓人懷疑。從更深層次來講，量子科技暫時還未發(fā)展到大眾應(yīng)用階段，出現(xiàn)指責(zé)可以理解為一種關(guān)心、急切和擔(dān)心情緒。
未來不可限“量”
量午時代早已撲面而至。推動發(fā)展量子科技亟待產(chǎn)生合力、協(xié)同攻關(guān)。
“在‘第二次量子革命’中推動熱潮，不能做‘游擊隊(duì)’，一定要組織‘集團(tuán)軍’?！惫鉅N說，量子計(jì)算機(jī)產(chǎn)業(yè)涉及硬件、軟件、標(biāo)準(zhǔn)、工程技術(shù)、用戶習(xí)慣等方方面面，須要政府支持、科研機(jī)構(gòu)、企業(yè)合作乃至社會大眾的關(guān)注。
據(jù)了解，當(dāng)前的新動向是，一些國家正在成立跨國技術(shù)聯(lián)盟，合力推動量子科技發(fā)展。去年6月舉行的G7大會上，法國、英國、日本、加拿大、意大利等7國宣布聯(lián)合開發(fā)一個基于衛(wèi)星的量子加密網(wǎng)路——“聯(lián)邦量子系統(tǒng)”（FQS），將統(tǒng)籌資源和資金推動共同研究，計(jì)劃于2023年發(fā)射第一顆FQS衛(wèi)星。
同時國際上也已產(chǎn)生多個量子科技產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟，例如IBM的“”已有來自院校、實(shí)驗(yàn)室及民航、汽車、銀行和金融等多個行業(yè)的100多個成員，共同推動量子估算的發(fā)展和應(yīng)用。
“量子科技從實(shí)驗(yàn)室到市場應(yīng)用場景，須要大量企業(yè)配合。目前國外的本源量子等企業(yè)也成立了產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟，我們希望能進(jìn)一步發(fā)展壯大?！惫鶉秸f。
應(yīng)勇覺得，國外應(yīng)推動產(chǎn)生“量子+”產(chǎn)業(yè)生態(tài)。“比如在量子通訊行業(yè)，網(wǎng)越密、價值越大，推動更多的應(yīng)用開發(fā)和用戶群體”。
據(jù)了解，近些年國外南京、濟(jì)南、武漢等城市初步建成量子通訊網(wǎng)，近日由南京市政府、中國聯(lián)通公司和國盾量子等合作的新一代“合肥量子城域網(wǎng)”已啟動建設(shè)，包含8個核心網(wǎng)站點(diǎn)和159個接入網(wǎng)站點(diǎn)，網(wǎng)路光纖全長1067公里，將接入政務(wù)、金融、醫(yī)療等多個行業(yè)。
作為重大顛覆性創(chuàng)新，量子科技發(fā)展的關(guān)鍵是人才。
日本相關(guān)政府機(jī)構(gòu)呼吁將量子信息科學(xué)課程加入從幼兒園到小學(xué)的教育體系，耶魯學(xué)院新增量子科學(xué)與工程學(xué)位。在中國，去年中科大獲準(zhǔn)新籌建量子信息科學(xué)專科專業(yè)和量子科學(xué)與技術(shù)博士學(xué)位點(diǎn)。
多位學(xué)者建議支持鼓勵更多院校開辦量子科技專業(yè)，培養(yǎng)更多的化學(xué)、數(shù)學(xué)、信息、儀器、材料等學(xué)科交叉的量子人才。段路明介紹，目前復(fù)旦學(xué)院籌建了量子信息大專生班，用交叉學(xué)科培養(yǎng)方法，讓中學(xué)生產(chǎn)生從基礎(chǔ)到應(yīng)用的知識構(gòu)架。“中國量子科技的發(fā)展特別快，應(yīng)當(dāng)進(jìn)一步擴(kuò)大培養(yǎng)規(guī)模，為科研和企業(yè)提供足夠多的人才”。
中國信息通訊研究院預(yù)測，未來5年左右，量子估算將可能出現(xiàn)基于含噪音中等規(guī)模量子處理器，結(jié)合云平臺探求具備實(shí)用化價值的應(yīng)用算例；量子通訊將聚焦量子信息網(wǎng)路關(guān)鍵技術(shù)和使能組件進(jìn)行攻關(guān)，舉辦組網(wǎng)原型實(shí)驗(yàn)并逐漸加快建立標(biāo)準(zhǔn)體系，持續(xù)探求量子保密通訊商用化場景；量子精密檢測將有望在新一代定位、導(dǎo)航和授時系統(tǒng)，微弱磁場和重力場檢測系統(tǒng)、高靈敏度成像系統(tǒng)等領(lǐng)域率先突破應(yīng)用。
在量子科技高速演化的同時也要看見，其發(fā)展與應(yīng)用前景仍存在常年性和不確定性。中國信息通訊研究院技術(shù)與標(biāo)準(zhǔn)研究所賴俊森博士介紹，以量子估算為例，可糾錯邏輯量子比特的門檻仍未跨越，大規(guī)模通用量子估算仍是遠(yuǎn)期目標(biāo)，量子估算系統(tǒng)構(gòu)架和軟件體系仍處于初步探求階段，對工作環(huán)境的要求仍非?？量蹋瑢?dǎo)、光量子、離子阱、半導(dǎo)體、拓?fù)涞榷喾N技術(shù)路線并行發(fā)展，將來哪條路線將“勝出”仍未可知。
“量子科技前程遠(yuǎn)大但絕非坦途，必須具備研發(fā)‘兩彈一星’一樣的科學(xué)家精神?！惫鉅N等多位專家指出，不畏艱辛磨難能夠登上新的“量子高峰”，占據(jù)制高點(diǎn)、構(gòu)筑新優(yōu)勢。
朱曉波說，量子科技是事關(guān)人類未來的關(guān)鍵核心技術(shù)領(lǐng)域，希望能有更多兼顧智慧和勇氣的年青人進(jìn)來?！坝玛J科研無人區(qū)和產(chǎn)業(yè)無人區(qū)，扎扎實(shí)實(shí)做上10到15年，一定會有更重要的成果不斷涌現(xiàn)?！彼f?！?span style="display:none">LGl物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))