量子技术已成为许多国家战略布局的重点领域,有助于科学技术的发展

2020-10-19 18:12   来源: 互联网

近年来,从高层设计、战略投资到人才培养,世界上许多国家都在继续投资于量子科技领域。那么,量子技术是什么?在现实生活中应用前景如何?各国和科技企业在相关领域的发展趋势如何?


量子科学和技术的解释也从量子力学开始。量子力学起源于20世纪初,是研究物质世界中微观粒子运动规律的物理学分支。如果一个物理量有最小且不可分割的基本单位,那么物理量就被量化。量子力学中存在着一些与常识相反的特性,例如著名的"薛定谔猫",它很难知道是生是死。然而,有关的理论却不断得到实验的支持,一百多年来产生了许多重大发明--原子弹、激光、晶体管、核磁共振、全球卫星定位系统等,改变了世界的面貌。


量子通信是一种利用量子力学原理解决信息安全问题的通信技术。其中一个著名的原理是量子纠缠。两个纠缠量子态就像"心灵感应"。不管距离有多远,一个量子态和另一个量子态都会随之变化。爱因斯坦称它为"幽灵般的超距离行为"。传统的通信方式有被窃听的危险,但在量子通信中,通信双方必须检测和避免窃听者。因此,量子通信常被称为信息安全传输的"防护屏障",在保密领域有着广阔的应用前景。


近年来,中国的量子通信技术取得了一些突破。例如,2016年8月,中国发射了世界上第一颗独立研制的空间量子科学实验卫星墨子。自那以后,中国研究人员率先利用量子卫星成功实现了数千公里的卫星-地面双向量子纠缠分配。2017年,"北京-上海干线"项目,世界上第一个量子保密通信骨干网络,已经通过了普遍的技术认可。


量子计算是各国优先关注的另一个关键科技领域。"百度研究所量子计算研究所所长段润耀告诉新华社:"量子计算是这场新的量子革命中最具代表性的技术,也是未来计算技术的核心。

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与传统计算机相比,量子计算机有着独特的优势。在传统计算机中,一个比特在某一时刻只能是0或1的状态,而在量子计算机中,由于存在量子叠加态,一个量子位可以同时记录0和1个态。因此,量子计算机的计算能力远远超过传统计算机的潜力。然而,目前人类可以在同一时间操纵的量子位数不多,量子计算机还没有大规模实用化。


在量子计算领域,谷歌(Google)、微软(Microsoft)、英特尔(Intel)和其他西方科技公司拥有第一个优势,它们通过不同的技术途径来实现更多的量子比特操作。去年10月,谷歌研究人员在英国"自然"(Nature)杂志上发表了一篇论文,开发了一个基于54位量子芯片的量子计算系统,该系统的完成时间约为200秒,一台传统的超级计算机花了1万年才完成。当时,这被称为"量子霸权",让量子计算机在一个特定问题上比传统计算机拥有更大的计算能力,但业内一些人对细节提出了质疑。


中国的研究人员也在追赶量子计算。近年来,中国科技大学、清华大学等高校在量子计算领域取得了一些阶段性的成就。百度、阿里巴巴、腾讯、华为等科技企业也推出了量子计算研究项目。今年9月,百度、源量子等公司推出了自己最新的量子计算云计算平台,普通用户也可以利用云计算技术使用量子计算。

责任编辑:无量渡口
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