“量子科技是顛覆性的技術(shù)，可大幅度提升算力，增強通信的安全性，提高人們的感知能力?！鼻迦A大學(xué)教授、北京量子信息科學(xué)研究院副院長(cháng)龍桂魯在9月26日舉行的2021中關(guān)村論壇“量子科技發(fā)展與未來(lái)論壇”上這樣表述。

量子理論已有100多年的歷史，其發(fā)展曾觸發(fā)“第一次量子革命”。目前，量子信息技術(shù)已成為全球戰略性新興技術(shù)的焦點(diǎn)，點(diǎn)燃了“第二次量子革命”，將對世界經(jīng)濟發(fā)展、社會(huì )進(jìn)步和人類(lèi)生產(chǎn)生活產(chǎn)生深遠的影響。

顛覆性技術(shù)

在“量子科技發(fā)展與未來(lái)論壇”上，與會(huì )嘉賓一致認為，量子科技在諸多領(lǐng)域產(chǎn)生了革命性影響?；A研究是科技創(chuàng )新的沃土，將不斷孕育劃時(shí)代的顛覆性技術(shù)、促進(jìn)量子信息技術(shù)的發(fā)展。

“量子科技早已在我們的生活中得到應用?！北本┐髮W(xué)教授、北京量子信息科學(xué)研究院副院長(cháng)王楠林表示，我們每天面對的各種各樣的材料，如半導體、金屬、絕緣體、超導體，這些元器件中全部有量子技術(shù)的影子。

“近年來(lái)，量子計算發(fā)展非常迅速，正從實(shí)驗室的基礎研究走向企業(yè)的研發(fā)和應用過(guò)程中?！敝袊茖W(xué)技術(shù)大學(xué)教授郭光燦表示，以美國IBM為例，2016年IBM就成功地建設了全世界第一個(gè)在線(xiàn)平臺，雖然當時(shí)僅僅5個(gè)量子比特。IBM計劃在2023年做到1000多個(gè)量子比特，10年后實(shí)現通用計算機的應用。

郭光燦介紹說(shuō)，我國于2019年實(shí)現6量子比特在線(xiàn)平臺，2020年做出第一臺商用機24量子比特，計劃在2025年做到1024比特的量子計算機。

“量子科技能滿(mǎn)足國家的戰略發(fā)展和經(jīng)濟發(fā)展的迫切需求。特別是對北京來(lái)講，其意義更加重大?！饼埞痿敺Q(chēng)，中關(guān)村是我國第一個(gè)國家自主創(chuàng )新示范區，正在加快建設世界領(lǐng)先的科技園區，促進(jìn)全球的科技創(chuàng )新?！氨本┑目蒲辛α糠浅Ｐ酆?。在量子科技方面已經(jīng)取得了很大的成績(jì)，如此次發(fā)布的長(cháng)壽命超導量子比特、工業(yè)級桌面激光，以及去年發(fā)展的實(shí)用化量子機械通信量機等?！?/p>

基礎研究是源泉

量子科技未來(lái)如何發(fā)展？北京量子信息科學(xué)研究院首席科學(xué)家袁之良表示，從保密通信角度分析，近幾年來(lái)，量子密鑰基本進(jìn)入產(chǎn)業(yè)化階段，所以未來(lái)幾年，基于光、量子芯片等開(kāi)展量子密鑰分發(fā)，可以使量子密鑰系統更加便宜、易用。

關(guān)于量子科技產(chǎn)業(yè)化問(wèn)題，袁之良表示，產(chǎn)業(yè)化就是對用戶(hù)的教育、市場(chǎng)的培育，要提取具有附加值的各種應用場(chǎng)景來(lái)培育市場(chǎng)。預計5年后，可以實(shí)現基于量子中機的量子保密通信，量子保密通信真正應用需要10-15年的時(shí)間。

“在量子通信方面，我們在距離和速率上會(huì )繼續不斷提高?！饼埞痿敱硎?，5年之內，超導量子比特能夠達到1毫秒，量子比特數達到1000個(gè)，這也是國際上追求的目標。

“量子科技近來(lái)最大的推動(dòng)是學(xué)以致用、研以致用，要有利可圖。能讓市場(chǎng)決定的事情讓市場(chǎng)做，如果市場(chǎng)認為無(wú)利可圖，這個(gè)學(xué)科的發(fā)展也就不再具有意義?！?清華大學(xué)教授、北京量子信息科學(xué)研究院兼聘研究員尤力認為。

基礎研究之于量子科技會(huì )發(fā)揮什么樣的作用？王楠林表示，基礎研究應該是整個(gè)科學(xué)體系的源泉，也是所有技術(shù)問(wèn)題的總機關(guān)。與量子科技相關(guān)的研究就是對量子物態(tài)的調控，在量子物態(tài)調控方面，有可能取得進(jìn)展和突破的，應該是量子多體問(wèn)題。過(guò)去幾十年我們在這方面用了非常大的力量，包括在高溫超導體的機理問(wèn)題上。

“ 另外在過(guò)去十幾年里面，拓撲量子物態(tài)是零態(tài)物理發(fā)展非常重要的前沿領(lǐng)域，這個(gè)方面發(fā)現了很多新的現象、新的效應，依然是有很多基礎的東西在發(fā)展之中，所以拓撲量子物態(tài)方面依然有可能有些新的現象或者效益能夠被用起來(lái)?！庇攘Ρ硎?。

人才是關(guān)鍵

對于量子科技面臨的挑戰，中國科學(xué)院院士、北京量子信息科學(xué)研究院院長(cháng)向濤表示，量子科技從其學(xué)科發(fā)展的規律上講，面臨兩方面的挑戰，一個(gè)是基礎物理問(wèn)題，量子計算機本身就是量子多體系統，而量子多體問(wèn)題本身從物理上講還沒(méi)有研究清楚，也是一個(gè)非常有挑戰的基礎物理問(wèn)題。另外從技術(shù)上講，這是更加具有挑戰的問(wèn)題，因為除了具體研究的課題之外，機制、體制的創(chuàng )新同樣重要。必須打破院校小規模的PI制，要進(jìn)行大規模的合作。

量子科技發(fā)展，人才是非常關(guān)鍵的因素。各個(gè)國家對量子科技方面的人才競爭也是非常激烈的。

“對于量子科技人才的儲備是非常重要的，對教育部門(mén)或者對人才要非常重視?！痹颊f(shuō)，北京在量子科技發(fā)展方面有巨大的優(yōu)勢，北京的高校、研究機構都特別的多，專(zhuān)家人才也非常多，北京的發(fā)展有很大的優(yōu)勢。

“國際交流合作對科研的促進(jìn)是必不可少的，中國有句古話(huà)‘三個(gè)臭皮匠頂個(gè)諸葛亮’，不同國家背景的人相互交流，對科研發(fā)展會(huì )有巨大的推動(dòng)?！痹急硎?。

對此，向濤深有同感，國際合作是量子科技發(fā)展里面不可缺少的，因為整個(gè)量子科技發(fā)展，中國發(fā)展水平還不錯，但同美國、歐洲相比，在很多方面我們處于落后的狀態(tài)，所以也需要與他們合作發(fā)展。

來(lái)源：《中國高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)導報》