來(lái)源丨華商韜略

說(shuō)到“量子”，你第一印象可能來(lái)自各種產(chǎn)品，比如量子水、量子襪、量子項(xiàng)鏈、量子眼鏡、量子健康杯、量子床墊、量子空氣凈化器等，去年甚至出現(xiàn)過(guò)1分鐘看10萬(wàn)字的“量子速讀”。

這些都是打著“量子”旗號(hào)招搖撞騙。最令人驚訝的是，2017年，深圳警方查封一家名為“龍愛量子”的公司，查獲涉案金額高達(dá)數(shù)十億元。

為什么利用“量子”這個(gè)概念能瘋狂吸金？最根本的一點(diǎn)是，對(duì)于量子科技，大部分人不懂，騙子利用這一“弱點(diǎn)”，宣傳量子科技加持的產(chǎn)品的神奇功效，比如稱量子掛墜可以預(yù)防癌癥。

事實(shí)上，據(jù)專家介紹，目前除了量子通信應(yīng)用于金融安全等領(lǐng)域之外，其它量子計(jì)算都處于研發(fā)階段，“根本沒有應(yīng)用于民用領(lǐng)域”。

當(dāng)然，“騙子產(chǎn)業(yè)”影響不了真正的科學(xué)研究。在量子領(lǐng)域的研究，中國(guó)已經(jīng)躋身世界前列，有些領(lǐng)域比如量子通信領(lǐng)域，中國(guó)已遙遙領(lǐng)先。可以說(shuō)，中國(guó)在這方面的深耕，已成為美國(guó)的“心腹大患”。

要了解中國(guó)在量子科技領(lǐng)域的成果，首先得知道量子到底是什么。

簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，量子指的是物質(zhì)不可再分的基本單元，例如光量子就是光能量的基本單元，不能再分出半個(gè)或者三分之一個(gè)光子。我們?cè)谖锢碚n上學(xué)到的分子、原子、電子等，都是量子的不同表現(xiàn)形式。

在宏觀世界中，牛頓經(jīng)典力學(xué)能幫助我們理解和測(cè)算物體的運(yùn)動(dòng)、速度等規(guī)律，但在量子微觀世界中，規(guī)則卻完全不同，其中兩個(gè)基本原理是“疊加”和“糾纏”。

一個(gè)量子可以“疊加”多種狀態(tài)，多個(gè)量子會(huì)產(chǎn)生“糾纏”。兩個(gè)處于糾纏狀態(tài)的粒子，就像雙胞胎的心靈感應(yīng)一樣，無(wú)論相隔多遠(yuǎn)，當(dāng)一個(gè)量子的狀態(tài)發(fā)生變化，另一個(gè)量子也會(huì)“瞬間”發(fā)生變化。

這樣的認(rèn)知，始于德國(guó)物理學(xué)家馬克斯·普朗克，1900年，他提出量子理論。一百多年來(lái)，量子理論催生了許多重大發(fā)明，核能、激光、半導(dǎo)體等科技問世，還發(fā)展出計(jì)算機(jī)、互聯(lián)網(wǎng)、手機(jī)等應(yīng)用，對(duì)人類社會(huì)影響深遠(yuǎn)。

正是因?yàn)榱孔涌萍寄芰烤薮螅澜鐜缀跛写髧?guó)都砸下巨資，以期獲得優(yōu)勢(shì)。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，美國(guó)10年支出12.75億美元，英國(guó)每年2.7億英鎊，日本10年400億日元，歐盟10年10億歐元，加拿大10年10億美元，俄羅斯5年7.9億美元，印度5年11.2億美元。

與此同時(shí)，全世界商界巨頭，包括IBM、谷歌、飛利浦、惠普、西門子、NEC、日立、三菱、阿里、騰訊等紛紛布局。

全球政商力量?jī)?yōu)先研發(fā)的項(xiàng)目中，有一個(gè)是量子通信。傳統(tǒng)通信方式，加密方式依靠計(jì)算的“復(fù)雜性”，有被破解、竊聽的風(fēng)險(xiǎn)，而量子通信，用量子做成的“密鑰”來(lái)傳遞信息，加密內(nèi)容不會(huì)被破譯。

在量子通信領(lǐng)域，中國(guó)遙遙領(lǐng)先。2016年，中國(guó)發(fā)射了自主研制的世界上首顆空間量子科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星“墨子號(hào)”。對(duì)此，《自然》雜志認(rèn)為，在這個(gè)領(lǐng)域，“中國(guó)用了不到10年的時(shí)間，由一個(gè)不起眼的國(guó)家發(fā)展成為現(xiàn)在的世界勁旅，將領(lǐng)先于歐洲和北美”。

“墨子號(hào)”的突破，在于為通過(guò)太空“量子傳密”提供了可能。實(shí)驗(yàn)表明，在1200公里的通信距離上，星地量子密鑰的傳輸效率比地面光纖信道高1萬(wàn)億億倍，足見“墨子號(hào)”科技含金量之高。

未來(lái)，中國(guó)有可能繼續(xù)發(fā)射“墨子一號(hào)”、“墨子二號(hào)”，中國(guó)量子通信網(wǎng)將連接中國(guó)和歐洲，在2030年擴(kuò)充成20顆衛(wèi)星規(guī)模的全球第一張“量子互聯(lián)網(wǎng)”。

今年，中國(guó)科學(xué)家在量子通信領(lǐng)域已斬獲多項(xiàng)世界級(jí)成果：3月，中科大潘建偉團(tuán)隊(duì)等研究人員實(shí)現(xiàn)了500公里級(jí)真實(shí)環(huán)境光纖的雙場(chǎng)量子密鑰分發(fā)和相位匹配量子密鑰分發(fā)，傳輸距離達(dá)509公里，“創(chuàng)造了新的世界紀(jì)錄”

5月，中國(guó)科研團(tuán)隊(duì)在國(guó)際物理學(xué)權(quán)威期刊《現(xiàn)代物理評(píng)論》上發(fā)表論文，系統(tǒng)闡釋量子密碼的原理、理論和實(shí)驗(yàn)技術(shù)，引起業(yè)界廣泛關(guān)注。

9月，郭光燦院士團(tuán)隊(duì)和奧地利同行合作，首次實(shí)現(xiàn)高保真度的32維量子糾纏態(tài)，顯著提高了量子通信的信道容量，創(chuàng)造了當(dāng)前世界最高水平。

眼看中國(guó)量子技術(shù)突飛猛進(jìn)，美國(guó)坐不住了。2017年，美國(guó)政府把“量子密鑰”分發(fā)的美國(guó)相關(guān)產(chǎn)品列入出口管制清單，只對(duì)中國(guó)非政府類用戶可以適用“許可證例外”，試圖鉗制中國(guó)量子技術(shù)的發(fā)展。

除了量子通信，中國(guó)在量子計(jì)算領(lǐng)域的進(jìn)擊，也令人刮目相看。

和傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)相比，量子計(jì)算機(jī)在計(jì)算能力上擁有極強(qiáng)優(yōu)勢(shì)。去年10月，谷歌研究人員在《自然》雜志發(fā)表論文稱，已成功演示“量子霸權(quán)”，讓量子系統(tǒng)僅花費(fèi)200秒，就能完成傳統(tǒng)超級(jí)計(jì)算機(jī)要1萬(wàn)年才能完成的任務(wù)。

近年來(lái)，中國(guó)多支科研團(tuán)隊(duì)在量子計(jì)算領(lǐng)域取得階段性成果。

去年年底，潘建偉等學(xué)者與德國(guó)、荷蘭的科學(xué)家合作，首次實(shí)現(xiàn)了20光子傳輸60×60模式干涉線路的玻色取樣量子計(jì)算，在四大關(guān)鍵指標(biāo)上都大幅刷新國(guó)際紀(jì)錄，逼近實(shí)現(xiàn)量子計(jì)算研究的重要目標(biāo)“量子霸權(quán)”。

今年年初，潘建偉透露，我國(guó)的量子計(jì)算機(jī)有望在今年，達(dá)到谷歌去年的水平。到2020年9月，他表示，中國(guó)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)的光量子計(jì)算性能，超過(guò)谷歌量子計(jì)算機(jī)的100萬(wàn)倍。具體運(yùn)算速度是unknown（未知）值。

在企業(yè)方面，阿里、騰訊、華為、百度等科技企業(yè)也相繼出臺(tái)量子計(jì)算研究計(jì)劃。上個(gè)月，中國(guó)企業(yè)自主研發(fā)的6比特超導(dǎo)量子計(jì)算云平臺(tái)正式上線，全球用戶可以在線體驗(yàn)來(lái)自中國(guó)的量子計(jì)算服務(wù)。

這些成果和行動(dòng)，媒體總結(jié)為，“量子通信‘墨子’領(lǐng)跑，量子計(jì)算中國(guó)搶占先機(jī)”。

當(dāng)然，在量子科技領(lǐng)域，中國(guó)也有不少短板，比如量子通信上游的關(guān)鍵設(shè)備，國(guó)產(chǎn)脈沖光源、單光子探測(cè)器、光調(diào)制器等產(chǎn)品的性能和國(guó)外還有差距，芯片設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)比較薄弱，雪崩二極管等基本依賴國(guó)外進(jìn)口。

這就需要政企聯(lián)手出擊，用郭光燦院士的話來(lái)說(shuō)，“我們不能成為‘游擊隊(duì)’，我們必須組織一支‘集團(tuán)軍’”。

正如媒體所言，發(fā)展量子科技，“特別需要面向長(zhǎng)遠(yuǎn)目標(biāo)，通過(guò)國(guó)家層面的頂層設(shè)計(jì)和前瞻布局，整合優(yōu)勢(shì)資源形成自主創(chuàng)新的體系化能力”。

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