量子(zi)信息技(ji)術是培育未來產(chan)業(ye)、構建新質生產(chan)力、推動高質量發(fa)展的重要方向之一，將引(yin)領新一輪科技(ji)革命(ming)和(he)產(chan)業(ye)變革方向。

　　20世紀80年代后(hou)期，科學家(jia)將量(liang)(liang)(liang)子(zi)(zi)(zi)力(li)學應用(yong)(yong)到信(xin)息(xi)領(ling)域，量(liang)(liang)(liang)子(zi)(zi)(zi)信(xin)息(xi)技(ji)術(shu)(shu)就此誕生，并以遠超經典信(xin)息(xi)技(ji)術(shu)(shu)的(de)優越性和發展潛力(li)引起(qi)世界各國(guo)的(de)高度(du)重(zhong)視(shi)，被稱作(zuo)“第二次量(liang)(liang)(liang)子(zi)(zi)(zi)革命(ming)”。其中(zhong)，量(liang)(liang)(liang)子(zi)(zi)(zi)計(ji)算是(shi)對量(liang)(liang)(liang)子(zi)(zi)(zi)疊加態(tai)(tai)、量(liang)(liang)(liang)子(zi)(zi)(zi)糾(jiu)纏和相干性三個基本特(te)點綜合運用(yong)(yong)的(de)分支(zhi)領(ling)域;量(liang)(liang)(liang)子(zi)(zi)(zi)通(tong)信(xin)主(zhu)要利用(yong)(yong)量(liang)(liang)(liang)子(zi)(zi)(zi)糾(jiu)纏的(de)特(te)性，涉(she)及(ji)量(liang)(liang)(liang)子(zi)(zi)(zi)密碼通(tong)信(xin)、量(liang)(liang)(liang)子(zi)(zi)(zi)遠程傳態(tai)(tai)和量(liang)(liang)(liang)子(zi)(zi)(zi)密集編(bian)碼等領(ling)域;量(liang)(liang)(liang)子(zi)(zi)(zi)精(jing)密測量(liang)(liang)(liang)則是(shi)量(liang)(liang)(liang)子(zi)(zi)(zi)信(xin)息(xi)技(ji)術(shu)(shu)應用(yong)(yong)的(de)基礎之一，涉(she)及(ji)對量(liang)(liang)(liang)子(zi)(zi)(zi)物(wu)理狀態(tai)(tai)及(ji)其攜帶信(xin)息(xi)的(de)觀測。

　　經過40余年發(fa)展，量(liang)子信(xin)息技(ji)(ji)術(shu)已從僅有(you)學術(shu)界(jie)關(guan)注(zhu)的(de)(de)基礎科(ke)學研(yan)究和前沿技(ji)(ji)術(shu)探索，逐步進(jin)(jin)入產(chan)(chan)(chan)業界(jie)共同參與(yu)的(de)(de)工程(cheng)應用研(yan)究和未來產(chan)(chan)(chan)業培育的(de)(de)歷(li)史進(jin)(jin)程(cheng)當中，目(mu)前已進(jin)(jin)入科(ke)技(ji)(ji)攻關(guan)、工程(cheng)研(yan)發(fa)、應用探索和產(chan)(chan)(chan)業培育一體(ti)化推進(jin)(jin)的(de)(de)關(guan)鍵(jian)發(fa)展階段。

　　量(liang)子(zi)計算實現(xian)新突破

　　新年(nian)伊始，量子(zi)計算(suan)領域有變動(dong)也有突破。

　　今(jin)年1月(yue)3日，百度(du)量(liang)子(zi)計算研(yan)究所(suo)傳出變動消息。官方(fang)已證實(shi)，旗下量(liang)子(zi)實(shi)驗室及可移交的量(liang)子(zi)實(shi)驗儀器設(she)備將(jiang)捐贈(zeng)給北京(jing)量(liang)子(zi)信息科學(xue)研(yan)究院(yuan)。2個月(yue)前，2023年11月(yue)，阿里達摩院(yuan)也將(jiang)量(liang)子(zi)實(shi)驗室捐贈(zeng)給浙江大學(xue)。具體(ti)涉(she)及何(he)種原(yuan)因而變動戰略，截至報道發布前，百度(du)與阿里均(jun)未透露。

      1月6日，我(wo)國第三代自主超導量子(zi)計算機“本(ben)源悟空(kong)”上線。隨后，中國“悟空(kong)”向全球(qiu)用戶限時免費開(kai)放(fang)，接收(shou)全球(qiu)量子(zi)計算任務(wu)。

　　截至1月15日(ri)上(shang)午10時，我(wo)國第三代自主超(chao)導(dao)量子計(ji)算機“本(ben)源(yuan)悟(wu)空(kong)”已(yi)為全球(qiu)(qiu)用戶(hu)(hu)成(cheng)功完成(cheng)33871個(ge)運算任務，全球(qiu)(qiu)60多個(ge)國家遠程訪問(wen)(wen)“悟(wu)空(kong)”人次突破35萬。從(cong)登錄用戶(hu)(hu)看，全球(qiu)(qiu)范圍內，美國、保加(jia)利亞、新加(jia)坡、日(ri)本(ben)、俄(e)羅斯、加(jia)拿大(da)等61個(ge)國家用戶(hu)(hu)遠程訪問(wen)(wen)了中(zhong)國“悟(wu)空(kong)”，其中(zhong)美國用戶(hu)(hu)訪問(wen)(wen)次數位居境外訪問(wen)(wen)第一。

　　“本源悟空(kong)”由(you)本源量(liang)子計算科(ke)技(合肥(fei))股份有限公司自(zi)主研發，搭(da)載(zai)72位自(zi)主超(chao)導(dao)量(liang)子芯片“悟空(kong)芯”，可交付超(chao)導(dao)量(liang)子計算機。

　　國開(kai)啟科(ke)量子技術(安徽)有限公司聯合創始人(ren)、首(shou)席科(ke)學家羅樂認為(wei)，當前，量子計(ji)算(suan)處于由(you)科(ke)研(yan)走向工程的關鍵時(shi)期，但大規模商業化(hua)應用預(yu)計(ji)還需要等待較長時(shi)間(jian)。“一些算(suan)力敏感行業值得關注，比如安全相關的攻(gong)防、流體(ti)力學模擬(ni)、小分子物化(hua)模擬(ni)等。在這(zhe)些領域，不少(shao)世界知名企業和機構已投(tou)入巨資進行量子計(ji)算(suan)研(yan)究(jiu)。”

　　量子(zi)通信為信息安全保駕護航(hang)

　　從(cong)古時候賢君名臣的權(quan)爭往事，到近現(xian)代(dai)大國之(zhi)間的縱(zong)橫捭闔(he)，在信(xin)(xin)息傳遞過程中，泄密一(yi)直是人(ren)(ren)們廣泛關注的一(yi)個問(wen)題。今人(ren)(ren)成(cheng)功解決問(wen)題的手段，既非(fei)鴻雁傳書，也非(fei)魚傳尺素，而(er)是量子(zi)通信(xin)(xin)。

　　據悉，中國(guo)和俄羅(luo)斯(si)的科(ke)學家聯手，在兩國(guo)之間成(cheng)功測試了超遠距離、“完(wan)整周期(qi)”的量子加(jia)密(mi)通信(xin)，尚屬首次，意義深遠。

　　本次測(ce)試是(shi)在2022年3月1日進行(xing)的(de)，使(shi)(shi)用了(le)位于俄(e)羅斯(si)莫斯(si)科附近的(de)茲(zi)韋尼哥羅德地(di)面站、中(zhong)國新(xin)疆烏魯(lu)木齊(qi)附近的(de)南山地(di)面站，相距約3800公里。測(ce)試中(zhong)，科學家發送(song)了(le)兩張(zhang)圖片，均(jun)使(shi)(shi)用量子(zi)密鑰進行(xing)了(le)加(jia)密。密鑰一共有兩個(ge)，一是(shi)中(zhong)國哲(zhe)學家墨子(zi)的(de)引文，二是(shi)已故(gu)蘇聯物理學家列夫(fu)·朗道(dao)的(de)方程式(shi)。此(ci)次測(ce)試證明，在金磚國家之(zhi)間建立量子(zi)通信網絡“在技術(shu)上是(shi)絕對(dui)可能的(de)”。

　　量(liang)(liang)子(zi)通(tong)信(xin)的(de)(de)(de)研究內容之一(yi)就是量(liang)(liang)子(zi)密(mi)鑰分(fen)發。“基(ji)于(yu)計算復雜(za)性(xing)(xing)的(de)(de)(de)傳(chuan)統加(jia)密(mi)技(ji)術，在原理(li)上存在著被(bei)破譯(yi)(yi)(yi)(yi)的(de)(de)(de)可(ke)能(neng)性(xing)(xing)，其破譯(yi)(yi)(yi)(yi)的(de)(de)(de)困(kun)難程(cheng)度只取決于(yu)計算力(li)的(de)(de)(de)強大與(yu)(yu)否。隨著數(shu)學和計算能(neng)力(li)的(de)(de)(de)不斷提升(sheng)，經(jing)典(dian)密(mi)碼(ma)被(bei)破譯(yi)(yi)(yi)(yi)的(de)(de)(de)可(ke)能(neng)性(xing)(xing)與(yu)(yu)日俱增。” 中(zhong)國科學院(yuan)量(liang)(liang)子(zi)信(xin)息與(yu)(yu)量(liang)(liang)子(zi)科技(ji)創新研究院(yuan)教授(shou)級高級工(gong)程(cheng)師廖勝凱介紹，“而與(yu)(yu)經(jing)典(dian)通(tong)信(xin)不同，量(liang)(liang)子(zi)密(mi)鑰分(fen)發的(de)(de)(de)安(an)(an)全性(xing)(xing)基(ji)于(yu)物理(li)學基(ji)本原理(li)，與(yu)(yu)計算復雜(za)度無關。通(tong)過量(liang)(liang)子(zi)態的(de)(de)(de)傳(chuan)輸，在遙遠兩地(di)的(de)(de)(de)用(yong)戶共享安(an)(an)全的(de)(de)(de)密(mi)鑰，利用(yong)該密(mi)鑰對信(xin)息進(jin)行一(yi)次(ci)一(yi)密(mi)的(de)(de)(de)嚴格加(jia)密(mi)，這是目前(qian)人(ren)類唯一(yi)已知的(de)(de)(de)不可(ke)竊(qie)聽、不可(ke)破譯(yi)(yi)(yi)(yi)的(de)(de)(de)原理(li)上無條件安(an)(an)全的(de)(de)(de)通(tong)信(xin)方式。”關于(yu)量(liang)(liang)子(zi)通(tong)信(xin)領域其他一(yi)些技(ji)術方案(an)如量(liang)(liang)子(zi)隱形傳(chuan)態、量(liang)(liang)子(zi)安(an)(an)全直接通(tong)信(xin)(QSDC)等也在進(jin)一(yi)步發展。

　　用量(liang)子(zi)“測量(liang)”世界

　　近日，中國(guo)科學(xue)(xue)技術大(da)學(xue)(xue)中國(guo)科學(xue)(xue)院(yuan)微(wei)觀磁(ci)共振重點(dian)實驗(yan)室杜江峰院(yuan)士、王亞教(jiao)授(shou)等(deng)人在量子精密測量領域取(qu)得重要(yao)進(jin)展，提出基于信號關聯的新量子傳感范式，實現對金剛石內點(dian)缺(que)陷的高精度成像(xiang)，并實時觀測了點(dian)缺(que)陷的電(dian)荷動力學(xue)(xue)。1月(yue)5日，該研(yan)究(jiu)成果在線發表于《自然(ran)?光(guang)子學(xue)(xue)》。

　　20多(duo)年時間里，量(liang)(liang)(liang)子(zi)傳(chuan)(chuan)感(gan)的(de)(de)(de)發展已經(jing)使得(de)很多(duo)物理量(liang)(liang)(liang)的(de)(de)(de)測(ce)量(liang)(liang)(liang)技術(shu)取(qu)得(de)了革命性的(de)(de)(de)進(jin)展。此(ci)次(ci)工(gong)作(zuo)中，研究團隊(dui)提出了一種新的(de)(de)(de)量(liang)(liang)(liang)子(zi)傳(chuan)(chuan)感(gan)范式(shi)，即利用多(duo)個量(liang)(liang)(liang)子(zi)傳(chuan)(chuan)感(gan)器之間的(de)(de)(de)信號關聯，提升對(dui)復(fu)雜對(dui)象的(de)(de)(de)解析能力和重構精度。研究團隊(dui)基于(yu)自主發展的(de)(de)(de)氮-空(kong)位色心制備(bei)技術(shu)，可(ke)控制備(bei)出相距約200納米的(de)(de)(de)三個氮-空(kong)位色心作(zuo)為量(liang)(liang)(liang)子(zi)傳(chuan)(chuan)感(gan)系(xi)統(tong)，通(tong)過(guo)對(dui)隨(sui)機(ji)電場探(tan)測(ce)展示了這種新的(de)(de)(de)量(liang)(liang)(liang)子(zi)傳(chuan)(chuan)感(gan)范式(shi)。

　　研(yan)究(jiu)人員介紹，這(zhe)一(yi)成果展示了基于量(liang)子(zi)技術的超高靈敏度缺(que)陷探(tan)測(ce)(ce)，甚至在1000億個正常原子(zi)中出現一(yi)個缺(que)陷，也能探(tan)測(ce)(ce)到。這(zhe)要比目前最靈敏方法的探(tan)測(ce)(ce)極限提(ti)升兩個數量(liang)級以上，有望為當前10納(na)米以下芯(xin)片中的缺(que)陷檢測(ce)(ce)提(ti)供一(yi)種強有力的技術手段。

　　挑戰(zhan)與發(fa)展(zhan)并(bing)存

　　面(mian)對量子熱潮帶來的(de)(de)(de)機遇與挑(tiao)戰，中(zhong)國科學院院士、南方科技(ji)大學校長薛其坤指出(chu)，我(wo)國目前(qian)的(de)(de)(de)短板(ban)在于：第一，量子技(ji)術(shu)的(de)(de)(de)人(ren)才儲備(bei)不足。因(yin)為這個技(ji)術(shu)比較尖端，很(hen)長時間(jian)都處在基(ji)礎研究(jiu)階段(duan)，近20年我(wo)國基(ji)礎研究(jiu)才得(de)到快速發展(zhan)。人(ren)才培養需(xu)要時間(jian)，不管是(shi)量子科技(ji)所有領域(yu)的(de)(de)(de)人(ren)才團隊規模(mo)，還是(shi)杰出(chu)的(de)(de)(de)科學家群體，我(wo)們都是(shi)不足的(de)(de)(de)。第二，一些(xie)基(ji)本的(de)(de)(de)材料比如關鍵(jian)的(de)(de)(de)元器件和(he)設備(bei)仍然(ran)依(yi)賴進(jin)口。和(he)其他領域(yu)類似，科研人(ren)員(yuan)做量子科技(ji)實(shi)驗，要依(yi)賴部分進(jin)口設備(bei)，還需(xu)要解決完全自(zi)主化(hua)問題(ti)。但是(shi)從時代發展(zhan)來講，基(ji)本上達到了(le)在同一個平(ping)臺競爭的(de)(de)(de)階段(duan)。

　　他(ta)表示：“實際上，基礎研究(jiu)的(de)人(ren)(ren)(ren)才(cai)培養，需要很(hen)長時間，發(fa)展基礎研究(jiu)也(ye)是(shi)如(ru)此。現在一定要保持(chi)定力。中華民族的(de)偉(wei)大復興(xing)，也(ye)意味著科(ke)學的(de)復興(xing)，我(wo)們(men)要對世界科(ke)學做出貢獻，對人(ren)(ren)(ren)類科(ke)學做出貢獻。通過科(ke)學技術的(de)發(fa)展，不僅讓(rang)我(wo)們(men)國家更強(qiang)大，也(ye)為創造(zao)人(ren)(ren)(ren)類未來(lai)更美好(hao)的(de)生活(huo)發(fa)揮(hui)作用(yong)。打造(zao)人(ren)(ren)(ren)類命(ming)運共(gong)同體，科(ke)學共(gong)同體應(ying)該是(shi)其(qi)中的(de)一部分。”

　　意大利(li)理(li)(li)(li)論物(wu)理(li)(li)(li)學家卡洛?羅(luo)韋(wei)利(li)教授的(de)新作(zuo)《量子(zi)物(wu)理(li)(li)(li)如(ru)何改變世界》去年在國(guo)(guo)內出版后獲熱銷，該書(shu)譯者王子(zi)昂接受采(cai)訪時表示(shi)：“量子(zi)信(xin)息(xi)技(ji)術(shu)依(yi)然(ran)處(chu)于(yu)日新月異(yi)的(de)蓬(peng)勃(bo)發展(zhan)期(qi)，基層理(li)(li)(li)論的(de)拓展(zhan)與突破離不開(kai)(kai)資(zi)金(jin)的(de)支持;而部(bu)(bu)分(fen)已取(qu)得相對豐(feng)富(fu)實用(yong)經(jing)驗(yan)的(de)、產業化趨于(yu)成(cheng)熟(shu)的(de)技(ji)術(shu)領(ling)域(yu)(yu)若可率先開(kai)(kai)始(shi)商(shang)業化探索、取(qu)得階段(duan)性成(cheng)果，或(huo)多(duo)或(huo)少可滿足(zu)理(li)(li)(li)論研(yan)究部(bu)(bu)分(fen)的(de)資(zi)金(jin)需求。從(cong)國(guo)(guo)際視野來看，促進量子(zi)信(xin)息(xi)技(ji)術(shu)產業化、提(ti)高其商(shang)業價值(zhi)轉化效率是多(duo)國(guo)(guo)量子(zi)信(xin)息(xi)技(ji)術(shu)政(zheng)(zheng)策的(de)著力點(dian)，盡快在應用(yong)領(ling)域(yu)(yu)完善(shan)框架(jia)構(gou)建、積累市場經(jing)驗(yan)成(cheng)為當(dang)務之急。但打好商(shang)業價值(zhi)轉化的(de)前期(qi)基礎(chu)、鉆研(yan)出適合我國(guo)(guo)國(guo)(guo)情的(de)利(li)好政(zheng)(zheng)策、吸(xi)引(yin)相關領(ling)域(yu)(yu)人才應是著手(shou)推行商(shang)業化的(de)先決條件。”

　　轉載自：《小(xiao)康(kang)》·中國小(xiao)康(kang)網

　　作者：孫媛媛

　　編(bian)輯(ji)：趙狄娜(na)

　　審核(he)：龔紫陌