前景不可限“量”,各国争下“先手棋” 量子通信与量子计算两条赛道,我国已取得多项成果

2020-10-19 10:03:21

来源: 舜网-济南时报

责任编辑:卢卫美

  10月16日下午,中共中央政治局就量子科技研究和应用前景举行第二十四次集体学习。中共中央总书记习近平指出,近年来,量子科技发展突飞猛进,成为新一轮科技革命和产业变革的前沿领域。加快发展量子科技,对促进高质量发展、保障国家安全具有非常重要的作用。

  从顶层设计、战略投资再到人才培养等,全球多国近年来在量子科技领域持续投入。那么什么是量子科技?在现实生活中有何应用前景?各国及科技企业在相关领域的发展态势如何?

  解读量子科技还要从量子力学说起。量子力学发源于20世纪初,在一百多年里催生了许多重大发明——原子弹、激光、晶体管、核磁共振、全球卫星定位系统等,改变了世界面貌。

  量子信息技术则是量子力学的最新发展,代表了正兴起的“第二次量子革命”。在量子信息技术中,具有代表性的是量子通信和量子计算。这也是各主要科技大国重点抢占的战略技术高地。

  量子通信是利用量子力学相关原理解决信息安全问题的通信技术。其中一个著名原理就是量子纠缠,两个处于纠缠状态的量子就像有“心灵感应”,无论相隔多远,一个量子状态变化,另一个也会随之改变。传统的通信方式有被窃听的风险,而在量子通信中,窃听者必然被察觉并被通信双方规避。量子通信因此常被称作信息安全传输的“保护盾”,在保密领域有很大应用前景。

  近年来,中国量子通信技术取得多项突破性进展。比如2016年8月,中国发射了自主研制的世界上首颗空间量子科学实验卫星“墨子号”;此后,中国科研人员利用量子卫星在国际上率先成功实现了千公里级的星地双向量子纠缠分发等成果。2017年,全球首条量子保密通信骨干网“京沪干线”项目通过总技术验收。

  量子计算是各国优先发展的另一重点科技领域。

  与传统计算机相比,量子计算机有独特优势。传统计算机中1个比特在某个时间只能是0或1中的一个状态,而在量子计算机里,由于量子叠加态的存在,1个量子比特可同时记录0和1两个状态。因此,量子计算机拥有计算能力远超传统计算机的潜力。但目前人类能同时操纵的量子比特还不多,量子计算机尚未走向大规模实用。

  在量子计算赛道,谷歌、微软、英特尔等西方科技企业拥有先发优势。去年10月,谷歌研究人员在英国《自然》杂志发表论文称,基于一个包含54个量子比特的量子芯片开发了量子计算系统,它花费约200秒完成的任务,传统超级计算机要1万年才能完成。

  中国科学技术大学、清华大学等高校近年来都在量子计算领域取得一些阶段性成果。百度、阿里巴巴、腾讯、华为等科技企业也相继出台了量子计算研究计划。今年9月,百度、本源量子等企业先后发布了自己的最新量子计算云平台,使普通用户也能通过云技术使用量子计算。 (据新华社)

  ●相关链接 打造千亿级产业济南布局量子通信十年

  早在2010年,作为国家“863计划”首个量子通信领域主题项目的实施地,济南就持续布局量子信息产业,将量子科技发展列入十大千亿产业振兴计划。不仅如此,作为量子信息产业的创新创业高地,济南还聚集了济南量子技术研究院、山东量子科学技术研究院有限公司、国迅量子、国耀量子等机构和企业。

  今年5月12日,市委副书记、市长孙述涛在济南市第十七届人民代表大会第二次会议上作政府工作报告时指出,今年济南要建设量子保密“齐鲁干线”,依托E级超算、高性能服务器、云计算装备等优势资源,大力构建数字产业生态,加快打造“中国算谷”。

  “齐鲁干线”的规划背后,是济南过去10年来在量子保密通信领域的持续投入。2018年3月5日,山东省科学技术厅印发《山东省量子技术创新发展规划 (2018- 2025年)》,量子保密通信“齐鲁干线”就已浮出水面。文件提到,济南市、淄博市、潍坊市和青岛市联合协作,先行建设连接济南青岛、横贯山东省东西的量子保密通信“齐鲁干线”及城域量子保密通信网络,并适时考虑向烟台、威海和济宁等周边市延伸,将各市城域网与“京沪干线”相互联通。

  2019年,《济南市量子信息产业发展规划》获得济南市政府批复,成为国内首个量子产业领域的发展规划。规划提出,济南将打造世界级量子信息科学中心、新旧动能转换辐射带动极、国内领先的“量子+”应用示范区以及量子信息产业国际品牌高地。到2030年,济南将实现量子信息产业规模300亿元,具备千亿级产业发展能力。

  今年以来,在量子科技领域,济南“捷报频传”。3月4日,中国科学技术大学潘建伟院士团队与清华大学、山东济南量子技术研究院等机构合作,实现了500公里级真实环境光纤的双场量子密钥分发和相位匹配量子密钥分发,传输距离达到509公里,创造了新的世界纪录。9月15日,济南量子技术研究院与中国科学技术大学合作,成功研制出了国际首个集成化的多通道量子频率转换芯片。

  (综合本报此前报道) 

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