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我国量子通信和量子计算研究现在是什么水平?

作者:时间:2019-03-07来源:网络收藏
编者按:“曼哈顿计划”改变了20世纪的世界格局。“第一次量子革命”时,因为历史原因,中国并没有太多的参与,但现在“第二次量子革命”是一个非常好的机遇,是一个能够使我们从之前的跟随者、模仿者变为引领者的机会,希望中国的科学家希望在“第二次量子革命”里能够发挥非常好的作用。

  过去的十几年,我们在国际上获得一些比较好的评价。2007年,《新科学家》在其《中国崛起》专刊里提到:“中国科学技术大学——因而也是整个中国——牢牢地在的世界地图上占据了一席之地”。

本文引用地址:http://www.eepw.com.cn/article/201903/398300.htm

  2012年,《自然》年度十大科技亮点中说“标志着中国在领域的崛起,从10年前不起眼的国家,发展为现在的世界劲旅”。之后的2013、15年、17、18年,我们也分别有原创成果入选国际上的一些重大进展。

  

  获奖情况。由左至右:2012年《自然》;美国物理学会“2013年度亮点”;英国物理学会“2015年度突破”;《自然》“2017年度国际重大科学事件”

  下图总结了我国量子信息领域在高水平期刊上发表论文的情况,可以看到,从1998年开始,高水平论文数量已经增长了80多倍。这也是我们国家科技方面在改革开放40年里进步的缩影。

  

我国量子信息领域高水平论文发表情况

  我国量子信息领域高水平论文发表情况

  未来,希望利用我刚才所讲的技术,在地面用光纤的方法实现城市里多个节点的量子通讯网络,再利用卫星实现超远距离,例如几千公里的安全信息传输,组建一个能够保障国家信息安全的骨干网,同时催生下一代的信息技术。

  总的来说,已经比较成熟了,而且我国是全面领先于欧洲和美国的。但刚刚从基础研究迈入技术积存和集中攻关的阶段,根据其实现难度,基本可以分为三个阶段。

  

量子计算发展三阶段

  发展三阶段

  第一阶段:量子霸权。量子霸权是一个学术定义,指能够造出一台在某个问题上超越经典计算机能力的量子计算机。我们希望在未来的两三年内能够达到这个目标。

  第二阶段:实用量子模拟机。未来的5—10年,我们希望实现一些有实用价值的,比如可以应用于材料设计、组合优化、大数据等的模拟机。

  第三阶段:通用量子计算机。这是最终、最困难的目标。

  量子精密测量的实现难度比量子计算容易,它的应用将也会非常广泛。利用量子比特非常敏感的特征测量一些重要的物理量,比如重力、磁场、电场、温度等。从而把它用于导航技术、生命医学检测等方面。

  

左:惯性导航   右:重力地图

  左:惯性导航 右:重力地图

  

左:纳米级空间分辨率高灵敏电磁场、温度测量 右:环境与安全监测

  左:纳米级空间分辨率高灵敏电磁场、温度测量 右:环境与安全监测

  国际挑战

  虽然目前态势较好,但我们也面临着一些非常严峻的国际挑战。2017年10月24日,美国国会召开听证会讨论如何保证美国在量子技术国际竞争中的领导地位。

  会议提到:“德国最先开展核武器研制,但美国率先造出原子弹;前苏联最先进入太空,但美国率先实现了登月。尽管目前中国在量子技术若干方向上暂时具有优势…”

  “……只要美国政府有意愿,就一定能够再次领先……美国绝对无法承受在量子技术革命竞争中失败的代价。”

  最后做一个总结。“曼哈顿计划”改变了20世纪的世界格局。“第一次量子革命”时,因为历史原因,中国并没有太多的参与,但现在“第二次量子革命”是一个非常好的机遇,是一个能够使我们从之前的跟随者、模仿者变为引领者的机会,希望中国的科学家希望在“第二次量子革命”里能够发挥非常好的作用。

  谢谢大家。


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