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“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。”清華大學(xué)教授、北京量子信息科學(xué)研究院副院長龍桂魯在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(zhàn)略性新興技術(shù)的焦點，點燃了“第二次量子革命”，將對世界經(jīng)濟發(fā)展、社會進步和人類生產(chǎn)生活產(chǎn)生深遠的影響。

顛覆性技術(shù)

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

“量子科技早已在我們的生活中得到應(yīng)用?！北本┐髮W(xué)教授、北京量子信息科學(xué)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(dǎo)體、金屬、絕緣體、超導(dǎo)體，這些元器件中全部有量子技術(shù)的影子。

“近年來，量子計算發(fā)展非常迅速，正從實驗室的基礎(chǔ)研究走向企業(yè)的研發(fā)和應(yīng)用過程中。”中國科學(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(shè)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(xiàn)通用計算機的應(yīng)用。

郭光燦介紹說，我國于2019年實現(xiàn)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(zhàn)略發(fā)展和經(jīng)濟發(fā)展的迫切需求。特別是對北京來講，其意義更加重大?！饼埞痿敺Q，中關(guān)村是我國第一個國家自主創(chuàng)新示范區(qū)，正在加快建設(shè)世界領(lǐng)先的科技園區(qū)，促進全球的科技創(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，如此次發(fā)布的長壽命超導(dǎo)量子比特、工業(yè)級桌面激光，以及去年發(fā)展的實用化量子機械通信量機等。”

基礎(chǔ)研究是源泉

量子科技未來如何發(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，量子密鑰基本進入產(chǎn)業(yè)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(fā)，可以使量子密鑰系統(tǒng)更加便宜、易用。

關(guān)于量子科技產(chǎn)業(yè)化問題，袁之良表示，產(chǎn)業(yè)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(yīng)用場景來培育市場。預(yù)計5年后，可以實現(xiàn)基于量子中機的量子保密通信，量子保密通信真正應(yīng)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(xù)不斷提高。”龍桂魯表示，5年之內(nèi)，超導(dǎo)量子比特能夠達到1毫秒，量子比特數(shù)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(xué)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(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(chǔ)研究之于量子科技會發(fā)揮什么樣的作用？王楠林表示，基礎(chǔ)研究應(yīng)該是整個科學(xué)體系的源泉，也是所有技術(shù)問題的總機關(guān)。與量子科技相關(guān)的研究就是對量子物態(tài)的調(diào)控，在量子物態(tài)調(diào)控方面，有可能取得進展和突破的，應(yīng)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(dǎo)體的機理問題上。

“ 另外在過去十幾年里面，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，這個方面發(fā)現(xiàn)了很多新的現(xiàn)象、新的效應(yīng)，依然是有很多基礎(chǔ)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(xiàn)象或者效益能夠被用起來。”尤力表示。

人才是關(guān)鍵

對于量子科技面臨的挑戰(zhàn)，中國科學(xué)院院士、北京量子信息科學(xué)研究院院長向濤表示，量子科技從其學(xué)科發(fā)展的規(guī)律上講，面臨兩方面的挑戰(zhàn)，一個是基礎(chǔ)物理問題，量子計算機本身就是量子多體系統(tǒng)，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(zhàn)的基礎(chǔ)物理問題。另外從技術(shù)上講，這是更加具有挑戰(zhàn)的問題，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(guī)模的PI制，要進行大規(guī)模的合作。

量子科技發(fā)展，人才是非常關(guān)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?！痹颊f，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(gòu)都特別的多，專家人才也非常多，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(fā)展會有巨大的推動?！痹急硎尽?/p>

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。

來源：《中國高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)導(dǎo)報》