瞭望 | 量子方舟 駛向未來
文?|《瞭望》新聞周刊記者 ?徐海濤?魏雨虹?陳諾?周暢
◇量子三大領(lǐng)域——量子計(jì)算、量子通信、量子精密測量，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(shí)代”和“集中力量辦大事”的體制優(yōu)勢◇“量子科技到現(xiàn)在，還沒有讓老百姓可以用的產(chǎn)品，短時(shí)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，迫切需要更多兼具智慧和勇氣的年輕人勇闖科研無人區(qū)和產(chǎn)業(yè)無人區(qū) 中國成功研制“九章二號(hào)”“祖沖之二號(hào)”量子計(jì)算原型機(jī)，美國IBM公司宣布實(shí)現(xiàn)“全球最大”的量子計(jì)算處理器，日本宣布將撥款145億日元加快研究量子保密通信……近期，量子科技發(fā)展突飛猛進(jìn)，多個(gè)國家在這條關(guān)乎人類未來的科技賽道上奮勇爭先。
121年前，當(dāng)馬克斯·普朗克提出“量子”概念時(shí)，恐怕再大膽的人也難以想象，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)啟幕，它將帶給我們一個(gè)什么樣的未來？在世界量子科技大潮中，中國處于什么方位？加快實(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)展作出哪些新的貢獻(xiàn)？
人們期待：當(dāng)對量子微觀世界的認(rèn)知更加深邃，宏觀世界也將更加美好。
挺進(jìn)第一陣營
? ? ? ?“求解特定數(shù)學(xué)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，在全球科技界引起重大反響。
“這是令人激動(dòng)的實(shí)驗(yàn)杰作?！绷孔游锢韺W(xué)家、加拿大卡爾加里大學(xué)教授巴里·桑德斯說。
國際權(quán)威學(xué)術(shù)期刊《物理評論快報(bào)》刊發(fā)相關(guān)論文，標(biāo)志著中國研制的“九章二號(hào)”“祖沖之二號(hào)”量子計(jì)算原型機(jī)獲得國際學(xué)術(shù)界認(rèn)可。我國由此成為全球唯一在光量子和超導(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(gè)門檻，是指當(dāng)新生的量子計(jì)算原型機(jī)，在某個(gè)問題上的計(jì)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超越的可能。
多年來，國際學(xué)界高度關(guān)注、期待這個(gè)里程碑式轉(zhuǎn)折點(diǎn)的到來。
2019年9月，美國谷歌公司推出53個(gè)量子比特的計(jì)算機(jī)“懸鈴木”，對一個(gè)數(shù)學(xué)算法的計(jì)算只需200秒，當(dāng)時(shí)世界最快的超級計(jì)算機(jī)“頂峰”需2天，美國率先實(shí)現(xiàn)了“量子優(yōu)越性”。
一年之后，中國成功研制76個(gè)光子的量子計(jì)算原型機(jī)“九章”，求解數(shù)學(xué)算法高斯玻色取樣只需200秒，當(dāng)時(shí)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(gè)實(shí)現(xiàn)“量子優(yōu)越性”的國家。
今年10月，“九章二號(hào)”求解高斯玻色取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(hào)”的計(jì)算復(fù)雜度，比谷歌推出的“懸鈴木”提高100萬倍。我國的“量子優(yōu)越性”引人注目。
“以前中國的量子通信世界領(lǐng)先，現(xiàn)在可以說，我們的量子計(jì)算也進(jìn)入世界第一方陣?！薄熬耪露?hào)”“祖沖之二號(hào)”由中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)潘建偉院士團(tuán)隊(duì)牽頭研制，團(tuán)隊(duì)成員、“九章二號(hào)”項(xiàng)目負(fù)責(zé)人陸朝陽說。
量子科技主要分為量子計(jì)算、量子通信、量子精密測量三大領(lǐng)域。
近年，隨著“墨子號(hào)”量子衛(wèi)星發(fā)射，中國實(shí)現(xiàn)量子通信研究的領(lǐng)跑。今年，中國建成全球首個(gè)星地量子通信網(wǎng)，創(chuàng)造500公里的現(xiàn)場光纖量子通信世界紀(jì)錄，進(jìn)一步鞏固優(yōu)勢。
在量子精密測量領(lǐng)域，中國科研水平和技術(shù)應(yīng)用與歐美國家旗鼓相當(dāng)、各具優(yōu)勢。近年，我國實(shí)現(xiàn)海森堡極限精度的單光子克爾效應(yīng)測量、200公里單光子三維成像、在室溫水溶液環(huán)境中探測到單個(gè)DNA分子的磁共振譜等重大成果，并在金剛石NV色心技術(shù)路線上研發(fā)出量子鉆石單自旋譜儀、量子鉆石原子力顯微鏡等“人無我有”的創(chuàng)新產(chǎn)品。
中國信息通信研究院發(fā)布的《量子信息技術(shù)發(fā)展與應(yīng)用研究報(bào)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，美國科研機(jī)構(gòu)和企業(yè)的論文數(shù)量超過12000篇，位列各國第一，中國緊隨其后超過9000篇，德國、日本、英國分列第三到第五位。其中在量子通信、量子計(jì)算、量子精密測量三個(gè)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，我們現(xiàn)在全方位都在第一梯隊(duì)。原來量子計(jì)算相對落后，現(xiàn)在逐漸趕上來了?！敝袊茖W(xué)院院士、中科院量子信息重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室主任郭光燦說。
“當(dāng)前，實(shí)現(xiàn)量子信息技術(shù)的規(guī)?；瘧?yīng)用，成為多國競逐的目標(biāo)。”中國科學(xué)院院士潘建偉說，在黨和國家高度重視下，我國量子科技實(shí)現(xiàn)了從跟跑、并跑到部分領(lǐng)跑的歷史飛躍。
“科研黃金時(shí)代”
在量子理論發(fā)軔的1900年，當(dāng)時(shí)的中國積弱已久只能做個(gè)看客。百余年后的今天，中國量子科技何以崛起？
改革開放后國內(nèi)最早開始量子信息研究的郭光燦，至今還記得1980年到加拿大多倫多大學(xué)留學(xué)時(shí)的發(fā)現(xiàn)：國外對量子光學(xué)的研究始于20世紀(jì)60年代，國內(nèi)相關(guān)研究近乎空白。面對落后20年的差距，他和一群在加拿大、美國留學(xué)的中國學(xué)生相約，誰先回國誰就組織隊(duì)伍，把量子光學(xué)這一攤挑起來。
1984年，回國后的郭光燦主持召開全國第一個(gè)量子光學(xué)學(xué)術(shù)會(huì)議。此后，他開設(shè)國內(nèi)第一門量子光學(xué)課程和第一個(gè)量子信息實(shí)驗(yàn)室，并于2001年獲得我國首個(gè)量子信息技術(shù)“973”項(xiàng)目，聚攏起全國十多個(gè)科研單位50余名學(xué)者組成團(tuán)隊(duì)。
1996年，時(shí)年26歲的中科大畢業(yè)生潘建偉，遠(yuǎn)赴量子力學(xué)的誕生地奧地利攻讀博士學(xué)位。
在量子物理學(xué)大師塞林格教授的科研小組里，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)量子隱形傳態(tài)”，被美國《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。潘建偉回憶說，當(dāng)導(dǎo)師塞林格問“潘，你的夢想是什么？”時(shí)，他答道：“我的夢想是，在中國建一個(gè)和這里一樣的世界一流的量子光學(xué)實(shí)驗(yàn)室?！?/p>
多年之后，潘建偉這樣向記者解釋他內(nèi)心深處的想法：“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，不僅在國外可以做得好，在國內(nèi)也能做出優(yōu)秀成果。
2016年8月，以中國先賢“墨子”為名，世界首顆量子科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心成功升空。以“墨子號(hào)”為平臺(tái)，中國實(shí)現(xiàn)“千里糾纏、星地傳密、隱形傳態(tài)”三個(gè)國際量子科研重大突破。
此后，量子反?；魻栃?yīng)的實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)、“九章”、全球首個(gè)星地量子通信網(wǎng)、“祖沖之號(hào)”“九章二號(hào)”“祖沖之二號(hào)”……中國量子科技捷報(bào)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(shí)代”和“集中力量辦大事”的體制優(yōu)勢。
他以“墨子號(hào)”衛(wèi)星為例說，衛(wèi)星的每一個(gè)部件，都凝聚了中科院上海技術(shù)物理研究所、微小衛(wèi)星創(chuàng)新研究院、光電技術(shù)研究所、國家天文臺(tái)、紫金山天文臺(tái)、國家空間科學(xué)中心等各個(gè)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)元件，讓我們的創(chuàng)新想法有了很好的工程基礎(chǔ)。我在國外的一些同行，也曾有過類似的科學(xué)設(shè)想，但沒有國家像我國這樣全力支持?！迸私▊フf。
“第二次量子革命的戰(zhàn)鼓已敲響”
? ? ? ? 全世界奮力謀求“量子優(yōu)越性”，在于它是一個(gè)變“量”——量子疊加、量子糾纏、量子不可克隆等神奇而迷人的特性，使量子技術(shù)具有極大應(yīng)用前景和廣闊想象空間。
“量子力學(xué)是一個(gè)神秘的、令人捉摸不透的學(xué)科。我們誰都談不上真正理解，只是知道怎樣去運(yùn)用它?！敝Z貝爾獎(jiǎng)獲得者、美國物理學(xué)家穆雷·蓋爾曼曾這樣說。
“量子理論的出現(xiàn)，在上世紀(jì)引發(fā)第一次量子革命，催生了現(xiàn)代信息技術(shù)?！迸私▊ソ榻B，基于量子理論，核能、激光、半導(dǎo)體等科技得以問世，進(jìn)而發(fā)展出計(jì)算機(jī)、互聯(lián)網(wǎng)、手機(jī)等重大應(yīng)用。
進(jìn)入21世紀(jì)，量子領(lǐng)域的新發(fā)現(xiàn)、新理論、新技術(shù)密集涌現(xiàn)，預(yù)示著第二次量子革命已進(jìn)入起跑期、加速期?！蹲匀弧冯s志評論認(rèn)為：“第二次量子革命的戰(zhàn)鼓已敲響！”
“第一次量子革命，人們只問量子理論能讓我們做什么，不去問為什么，是被動(dòng)的觀測與應(yīng)用?！惫鉅N說，第二次量子革命則是主動(dòng)利用量子特性，開發(fā)出量子通信、量子計(jì)算和量子精密測量等創(chuàng)新應(yīng)用。
簡單來說，這些應(yīng)用的革命性在于——量子計(jì)算可以令人類的運(yùn)算能力實(shí)現(xiàn)指數(shù)級增長，量子通信可以在理論上做到通信的絕對保密，量子精密測量可以將探測精度從微米級提升至“原子級”。
? 當(dāng)然，量子科技轉(zhuǎn)化為現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)力的時(shí)間表各有不同。
中科大教授、“祖沖之二號(hào)”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)認(rèn)為，研制出有實(shí)用價(jià)值的容錯(cuò)型通用量子計(jì)算機(jī)，大約還需要10年到15年。”
據(jù)了解，量子計(jì)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，目前谷歌、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，國內(nèi)的中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)、浙江大學(xué)、清華大學(xué)、南方科技大學(xué)等高校以及騰訊、華為、阿里巴巴等企業(yè)也已布局研發(fā)。
業(yè)界普遍認(rèn)為，量子計(jì)算機(jī)的發(fā)展將經(jīng)歷三個(gè)階段：
第一階段，研制50個(gè)到100個(gè)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，研制可操縱數(shù)百個(gè)量子比特的量子模擬機(jī)，解決一些超級計(jì)算機(jī)無法勝任、具有重大實(shí)用價(jià)值的問題。比如量子化學(xué)、新材料設(shè)計(jì)、優(yōu)化算法等。
第三階段，大幅提高量子比特的操縱精度、集成數(shù)量和容錯(cuò)能力，研制可編程的通用量子計(jì)算機(jī)。
“包括‘九章二號(hào)’和‘祖沖之二號(hào)’，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)界樂觀的觀點(diǎn)認(rèn)為，5年左右會(huì)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(bào)、金融分析、藥物研發(fā)、礦產(chǎn)勘探等多個(gè)方面。影響更為深遠(yuǎn)的是，量子計(jì)算機(jī)的強(qiáng)大算力將有助于人類認(rèn)識(shí)物理、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產(chǎn)生“乘法效應(yīng)”，加速產(chǎn)生“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，他們近期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，并在藥物研發(fā)、材料仿真等產(chǎn)業(yè)應(yīng)用方面積極探索。
在量子通信領(lǐng)域，全球正處在網(wǎng)絡(luò)建設(shè)和應(yīng)用探索齊頭并進(jìn)的階段。
高約1米、重不足百公斤，深邃的鏡頭仰望天空……這是近期由科大國盾量子技術(shù)股份有限公司推出的全球首款小型化可移動(dòng)量子衛(wèi)星地面站。
“這種地面站重量輕、可移動(dòng)，12小時(shí)內(nèi)能安裝好，邊疆、海島等偏遠(yuǎn)地區(qū)用它與‘墨子號(hào)’衛(wèi)星對接，可以便捷地使用量子保密通信?！笨拼髧芄玖孔禹?xiàng)目總監(jiān)周雷介紹，他們的另一款新應(yīng)用是商用量子密鑰分發(fā)器，每秒可產(chǎn)生上千個(gè)密鑰，目標(biāo)是讓“光纖可達(dá)”的地方都能用上量子通信。
據(jù)悉，目前國際量子通信的研發(fā)方向聚焦于通信距離、核心部件、小型化、新協(xié)議等方面，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)范等逐步完善。中國處于全球科研、應(yīng)用前列，在國際電信聯(lián)盟和國際標(biāo)準(zhǔn)化組織牽頭編制量子通信標(biāo)準(zhǔn)。
與量子計(jì)算、量子通信相比，量子精密測量顯得更為神秘，但業(yè)界普遍認(rèn)為，量子精密測量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。
“量子測量的精度可以達(dá)到原子量級。”國儀量子（合肥）技術(shù)有限公司（下稱國儀量子）是國內(nèi)最早成立的以量子精密測量技術(shù)為核心的創(chuàng)新企業(yè)，該公司副總裁張偉介紹，傳統(tǒng)測量技術(shù)最小只能探測到微米量級，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。比如將量子精密測量用于生命科學(xué)領(lǐng)域，可精確分析血液中極微量物質(zhì)含量。
“量子精密測量現(xiàn)在開始走向各行各業(yè)、萬家燈火?！眹鴥x量子董事長賀羽說，量子精密測量在石油勘探、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，量子精密測量將可能應(yīng)用于超導(dǎo)材料表面特性及結(jié)構(gòu)表征、醫(yī)療領(lǐng)域的心腦磁測量、臨床前研究的微量物質(zhì)組分分析、生命科學(xué)的腫瘤細(xì)胞成像以及導(dǎo)航的地磁場測量等多個(gè)領(lǐng)域，為儀器行業(yè)帶來變革式機(jī)遇。
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。
今年1月，法國宣布啟動(dòng)量子技術(shù)國家戰(zhàn)略，計(jì)劃5年投資18億歐元，使法國躋身量子領(lǐng)域“世界前三”。
5月，德國宣布撥款近20億歐元，使德國在量子競賽中“跟上步伐”。
11月中旬，澳大利亞宣布投資1億澳元推動(dòng)量子研究商業(yè)化。
同月底，日本宣布撥款145億日元，將強(qiáng)化量子保密通信研究，助力經(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)人士認(rèn)為，我國當(dāng)前至少面臨技術(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。中科院院士王建宇比喻說，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，把硬幣扔進(jìn)地面的一個(gè)儲(chǔ)錢罐”。
在中科院量子信息重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室副主任郭國平看來，研制量子計(jì)算機(jī)，就像“用原子壘起一座金字塔”。
“量子計(jì)算對環(huán)境的要求特別高。不僅要超低溫，還要‘超潔凈’。極其微弱的噪聲、光線、磁場和微小顆粒都會(huì)擾亂信號(hào)，整個(gè)系統(tǒng)非常復(fù)雜、困難。”合肥本源量子計(jì)算科技有限責(zé)任公司輪值董事長孔偉成說。
朱曉波說，當(dāng)前研制量子計(jì)算機(jī)的一大技術(shù)挑戰(zhàn)是提高操縱量子比特的精度，提高運(yùn)算正確率?！袄缂幢銌未伍T運(yùn)算精度達(dá)到99%，70次運(yùn)算下來，正確率就下降到50%以下?！?/p>
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，要加快推進(jìn)到產(chǎn)業(yè)化階段，需要形成“科研機(jī)構(gòu)+企業(yè)+用戶”的產(chǎn)業(yè)生態(tài)。
科大國盾量子技術(shù)股份有限公司總裁應(yīng)勇說，在量子通信領(lǐng)域，行業(yè)最大的困難是使用規(guī)模不大，相對于研發(fā)，在產(chǎn)品推廣上會(huì)有滯后期。同時(shí)，量子通信需要用戶使用習(xí)慣的切換，且改造信息系統(tǒng)的成本代價(jià)和工作量非常大，影響了量子通信技術(shù)的應(yīng)用。
“科研機(jī)構(gòu)研發(fā)的量子科技產(chǎn)品，需要更多的企業(yè)和用戶試用。只有在應(yīng)用中發(fā)現(xiàn)問題、創(chuàng)造應(yīng)用場景并及時(shí)反饋給研發(fā)端，產(chǎn)業(yè)才能迭代發(fā)展?！惫鉅N說。
最后，人才供應(yīng)不足被認(rèn)為是制約量子科技發(fā)展的重要因素。
IBM負(fù)責(zé)量子戰(zhàn)略和生態(tài)的副總裁羅伯特·蘇托爾曾表示，目前全球量子人才普遍短缺，企業(yè)需要與高校更緊密合作，從高等教育階段開始培養(yǎng)相關(guān)人才。比如量子計(jì)算方面，急需物理方面人才進(jìn)行相關(guān)硬件研發(fā)，同時(shí)也需要數(shù)學(xué)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，不僅量子理論人才，還需要儀器工程師、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)質(zhì)疑”
? ? ? ?挑戰(zhàn)之余，量子科技日益擴(kuò)大的影響力，也引來一些“蹭概念”型產(chǎn)品，以及不專業(yè)的“學(xué)術(shù)質(zhì)疑”與博眼球的夸大解讀。
“量子能量波與人體生物電和諧共振，深層滋養(yǎng)細(xì)嫩肌膚”“利用量子糾纏原理讓莊稼多吸肥，害蟲不能產(chǎn)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)現(xiàn)，近一年來，國內(nèi)冒出2000多家各類“量子企業(yè)”，將量子力學(xué)原理與化妝品、農(nóng)業(yè)、食品、服裝、汽車等傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)“嫁接”。
專家認(rèn)為，這些企業(yè)并非量子科技的產(chǎn)業(yè)化，而是蹭熱點(diǎn)的“偽創(chuàng)新”?！傲孔涌萍嫉浆F(xiàn)在，還沒有讓老百姓可以用的產(chǎn)品，短時(shí)間內(nèi)也做不到，不可能很快就達(dá)到能進(jìn)入千家萬戶的水平?！惫鉅N說。
專家表示，辨識(shí)一件商品到底有沒有用到量子科技，要看它有沒有用到量子的相干性、疊加性等特性，如果沒有用到就是在“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(shí)，量子科技在輿論場上也呈現(xiàn)“冰火兩重天”的兩極評價(jià)，既有“量子計(jì)算機(jī)即將淘汰電子計(jì)算機(jī)”“量子通信超光速，愛因斯坦都驚訝”這樣的過度拔高，也有“量子計(jì)算欺世盜名”“量子通信是沒用的騙局”這樣的徹底否定，給公眾帶來困惑和思想上的混亂。
“為了避免被過度解讀，我們發(fā)布信息時(shí)已采取更中性表述。比如用‘量子優(yōu)越性’替代‘量子霸權(quán)’，用‘量子計(jì)算原型機(jī)’的稱呼強(qiáng)調(diào)還處于實(shí)驗(yàn)研究階段，離實(shí)用有很大距離?！迸私▊ピ菏繄F(tuán)隊(duì)一位學(xué)者告訴記者，但在信息傳播中，依然被一些媒體和個(gè)人公眾號(hào)“添油加醋”。
“量子計(jì)算機(jī)一定是未來的重要方向，但它是用來解決電子計(jì)算機(jī)難以解決的特定問題，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)而不是替代關(guān)系?！鼻迦A大學(xué)姚期智講座教授段路明等多位專家表示，量子科技需要客觀理性的認(rèn)知。
“量子科技就像是一個(gè)嬰兒，未來有無限可能，但現(xiàn)在還不夠強(qiáng)壯，更不能‘包治百病’。”賀羽說。
“甄別對量子科技的質(zhì)疑，最基本的判據(jù)，就是看它有沒有在同行審稿的科學(xué)期刊上發(fā)表論文?！敝锌圃嚎茖W(xué)傳播研究中心副主任袁嵐峰說，我國量子科技專家有許多論文發(fā)表在國際頂級期刊上，而反對量子科技的文章全都是網(wǎng)絡(luò)文章，沒有一篇在學(xué)術(shù)期刊發(fā)表，原因就是這些文章在科學(xué)上存在錯(cuò)誤，審稿通不過。
多位學(xué)者分析，近年國內(nèi)質(zhì)疑量子的聲音越來越多，原因之一是量子理論深?yuàn)W難懂，量子糾纏、量子疊加等特性又相悖于日常體驗(yàn)，容易讓人懷疑。從更深層次來講，量子科技暫時(shí)還未發(fā)展到大眾應(yīng)用階段，出現(xiàn)質(zhì)疑可以理解為一種關(guān)心、急切和擔(dān)憂情緒。
未來不可限“量”
? ? ? ?量子時(shí)代已經(jīng)撲面而來。加快發(fā)展量子科技亟需形成合力、協(xié)同攻關(guān)。
“在‘第二次量子革命’中引領(lǐng)風(fēng)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，需要政府支持、科研機(jī)構(gòu)、企業(yè)合作乃至社會(huì)大眾的關(guān)注。
據(jù)了解，當(dāng)前的新動(dòng)向是，一些國家正在組建跨國技術(shù)聯(lián)盟，合力推進(jìn)量子科技發(fā)展。今年6月召開的G7峰會(huì)上，美國、英國、日本、加拿大、意大利等7國宣布聯(lián)合開發(fā)一個(gè)基于衛(wèi)星的量子加密網(wǎng)絡(luò)——“聯(lián)邦量子系統(tǒng)”（FQS），將統(tǒng)籌資源和資金促進(jìn)共同研究，計(jì)劃于2023年發(fā)射第一顆FQS衛(wèi)星。
同時(shí)國際上也已形成多個(gè)量子科技產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟，比如IBM的“QNetwork”已有來自高校、實(shí)驗(yàn)室及航空、汽車、銀行和金融等多個(gè)行業(yè)的100多個(gè)成員，共同推進(jìn)量子計(jì)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，需要大量企業(yè)配合。目前國內(nèi)的本源量子等企業(yè)也組建了產(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)勇認(rèn)為，國內(nèi)應(yīng)加快形成“量子+”產(chǎn)業(yè)生態(tài)?！氨热缭诹孔油ㄐ判袠I(yè)，網(wǎng)越密、價(jià)值越大，帶動(dòng)更多的應(yīng)用開發(fā)和用戶群體”。
據(jù)了解，近年國內(nèi)合肥、濟(jì)南、武漢等城市初步建成量子通信網(wǎng)，近期由合肥市政府、中國電信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(dòng)建設(shè)，包含8個(gè)核心網(wǎng)站點(diǎn)和159個(gè)接入網(wǎng)站點(diǎn)，網(wǎng)絡(luò)光纖全長1067公里，將接入政務(wù)、金融、醫(yī)療等多個(gè)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。
美國相關(guān)政府機(jī)構(gòu)倡議將量子信息科學(xué)課程加入從幼兒園到高中的教育體系，哈佛大學(xué)新增量子科學(xué)與工程學(xué)位。在中國，今年中科大獲批新設(shè)立量子信息科學(xué)本科專業(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(lì)更多高校開設(shè)量子科技專業(yè)，培養(yǎng)更多的物理、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，目前清華大學(xué)設(shè)立了量子信息本科生班，用交叉學(xué)科培養(yǎng)方式，讓學(xué)生形成從基礎(chǔ)到應(yīng)用的知識(shí)架構(gòu)?！爸袊孔涌萍嫉陌l(fā)展非常快，應(yīng)該進(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”。
中國信息通信研究院預(yù)測，未來5年左右，量子計(jì)算將可能出現(xiàn)基于含噪聲中等規(guī)模量子處理器，結(jié)合云平臺(tái)探索具備實(shí)用化價(jià)值的應(yīng)用算例；量子通信將聚焦量子信息網(wǎng)絡(luò)關(guān)鍵技術(shù)和使能組件進(jìn)行攻關(guān)，開展組網(wǎng)原型實(shí)驗(yàn)并逐步推動(dòng)構(gòu)建標(biāo)準(zhǔn)體系，持續(xù)探索量子保密通信商用化場景；量子精密測量將有望在新一代定位、導(dǎo)航和授時(shí)系統(tǒng)，微弱磁場和重力場測量系統(tǒng)、高靈敏度成像系統(tǒng)等領(lǐng)域率先突破應(yīng)用。
在量子科技高速演進(jìn)的同時(shí)也要看到，其發(fā)展與應(yīng)用前景仍存在長期性和不確定性。中國信息通信研究院技術(shù)與標(biāo)準(zhǔn)研究所賴俊森博士介紹，以量子計(jì)算為例，可糾錯(cuò)邏輯量子比特的門檻尚未跨越，大規(guī)模通用量子計(jì)算仍是遠(yuǎn)期目標(biāo)，量子計(jì)算系統(tǒng)架構(gòu)和軟件體系仍處于初步探索階段，對工作環(huán)境的要求仍十分嚴(yán)苛，超導(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，必須具備研制‘兩彈一星’一樣的科學(xué)家精神?！惫鉅N等多位專家強(qiáng)調(diào)，不畏艱難險(xiǎn)阻才能登上新的“量子高峰”，搶占制高點(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，希望能有更多兼具智慧和勇氣的年輕人進(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(huì)有更重要的成果不斷涌現(xiàn)?！彼f。
本文轉(zhuǎn)載自新華社《瞭望》新聞周刊
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