“量子科技是顛覆性的技術，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。”清華大學教授、北京量子信息科學研究院副院長龍桂魯在9月26日舉行的2021中關村論壇“量子科技發展與未來論壇”上這樣表述。
量子理論已有100多年的歷史，其發展曾觸發“第一次量子革命”。目前，量子信息技術已成為全球戰略性新興技術的焦點，點燃了“第二次量子革命”，將對世界經濟發展、社會進步和人類生產生活產生深遠的影響。
顛覆性技術
在“量子科技發展與未來論壇”上，與會嘉賓一致認為，量子科技在諸多領域產生了革命性影響。基礎研究是科技創新的沃土，將不斷孕育劃時代的顛覆性技術、促進量子信息技術的發展。
“量子科技早已在我們的生活中得到應用。”北京大學教授、北京量子信息科學研究院副院長王楠林表示，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的影子。
“近年來，量子計算發展非常迅速，正從實驗室的基礎研究走向企業的研發和應用過程中。”中國科學技術大學教授郭光燦表示，以美國IBM為例，2016年IBM就成功地建設了全世界第一個在線平臺，雖然當時僅僅5個量子比特。IBM計劃在2023年做到1000多個量子比特，10年后實現通用計算機的應用。
郭光燦介紹說，我國于2019年實現6量子比特在線平臺，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。
“量子科技能滿足國家的戰略發展和經濟發展的迫切需求。特別是對北京來講，其意義更加重大。”龍桂魯稱，中關村是我國第一個國家自主創新示范區，正在加快建設世界領先的科技園區，促進全球的科技創新。“北京的科研力量非常雄厚。在量子科技方面已經取得了很大的成績，如此次發布的長壽命超導量子比特、工業級桌面激光，以及去年發展的實用化量子機械通信量機等。”
基礎研究是源泉
量子科技未來如何發展？北京量子信息科學研究院首席科學家袁之良表示，從保密通信角度分析，近幾年來，量子密鑰基本進入產業化階段，所以未來幾年，基于光、量子芯片等開展量子密鑰分發，可以使量子密鑰系統更加便宜、易用。
關于量子科技產業化問題，袁之良表示，產業化就是對用戶的教育、市場的培育，要提取具有附加值的各種應用場景來培育市場。預計5年后，可以實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年的時間。
“在量子通信方面，我們在距離和速率上會繼續不斷提高。”龍桂魯表示，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，這也是國際上追求的目標。
“量子科技近來最大的推動是學以致用、研以致用，要有利可圖。能讓市場決定的事情讓市場做，如果市場認為無利可圖，這個學科的發展也就不再具有意義。” 清華大學教授、北京量子信息科學研究院兼聘研究員尤力認為。
基礎研究之于量子科技會發揮什么樣的作用？王楠林表示，基礎研究應該是整個科學體系的源泉，也是所有技術問題的總機關。與量子科技相關的研究就是對量子物態的調控，在量子物態調控方面，有可能取得進展和突破的，應該是量子多體問題。過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題上。
“ 另外在過去十幾年里面，拓撲量子物態是零態物理發展非常重要的前沿領域，這個方面發現了很多新的現象、新的效應，依然是有很多基礎的東西在發展之中，所以拓撲量子物態方面依然有可能有些新的現象或者效益能夠被用起來。”尤力表示。
人才是關鍵
對于量子科技面臨的挑戰，中國科學院院士、北京量子信息科學研究院院長向濤表示，量子科技從其學科發展的規律上講，面臨兩方面的挑戰，一個是基礎物理問題，量子計算機本身就是量子多體系統，而量子多體問題本身從物理上講還沒有研究清楚，也是一個非常有挑戰的基礎物理問題。另外從技術上講，這是更加具有挑戰的問題，因為除了具體研究的課題之外，機制、體制的創新同樣重要。必須打破院校小規模的PI制，要進行大規模的合作。
量子科技發展，人才是非常關鍵的因素。各個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，對教育部門或者對人才要非常重視。”袁之良說，北京在量子科技發展方面有巨大的優勢，北京的高校、研究機構都特別的多，專家人才也非常多，北京的發展有很大的優勢。
“國際交流合作對科研的促進是必不可少的，中國有句古話‘三個臭皮匠頂個諸葛亮’，不同國家背景的人相互交流，對科研發展會有巨大的推動。”袁之良表示。
對此，向濤深有同感，國際合作是量子科技發展里面不可缺少的，因為整個量子科技發展，中國發展水平還不錯，但同美國、歐洲相比，在很多方面我們處于落后的狀態，所以也需要與他們合作發展。
來源：《中國高新技術產業導報》
