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科技创新

新业态新模式之新观察⑦

中国量子科技加快实现天地一体化

2020-11-10 09:55:00  来源:人民日报海外版

  安徽省合肥市高新区有一条“量子大道”。2公里的云飞路,沿线密集布局着20多家量子关联企业。本源量子就是其中一家。

  张辉是合肥本源量子计算科技有限责任公司副总裁。以前,为了融资,他全国到处跑。最近一个月,各类资本主动找上了门。“一下子来了30家投资机构,我们最终选择了11家。”张辉向记者说。

  找到本源量子的还有各级政府部门。“不少部门来考察调研,商讨研究产业政策,帮企业解决实际困难。”张辉说,这让他很振奋。

  张辉表示,10月16日,中共中央政治局就量子科技研究和应用前景举行第二十四次集体学习,推动了中国量子科技发展的战略谋划和前瞻布局,为量子科技营造了更好的发展环境。量子科技应用迎来了重要发展机遇期。

  

  近日,由中建八局承建的中科院量子信息与量子科技创新研究院施工项目全面复工。

  黄博涵摄(新华社发)

  11月2日,国网杭州供电公司信息通信分公司工作人员在通信机房检查量子通信设备。

  龙 巍摄(人民视觉)

  中科院院士潘建伟在办公室内与“墨子号”量子卫星模型合影。

  新华社记者 张 端摄

  2019年中国科学技术大学展示的“高速量子密钥生成终端”模型。

  新华社记者 刘军喜摄

  “天知地知 你知我知”

  量子科技发展具有重大科学意义和战略价值,量子科技领域的国际竞争日益激烈。近年来,欧美发达国家先后启动了量子科技领域的战略计划。目前,中国已经具备了在量子科技领域的科技实力和创新能力。

  量子科技的具体应用包括量子通信、量子计算和量子精密测量3个领域。

  量子通信基于量子纠缠原理,即两个处于纠缠状态的量子就像有“心灵感应”,无论相隔多远,一个量子状态变化,另一个也会随之改变。

  量子通信之所以受重视,很重要的原因是它能够实现“天知地知、你知我知”。目前,量子通信应用方式包括量子密钥分发和量子隐形传态。量子密钥分发是原理上绝对安全的通信手段,在量子密钥传输过程中,窃听者无法做到既偷听又不留下痕迹。

  在量子通信领域,中国已处于国际领先地位。10月20日,在国务院新闻办发布会上,科技部相关负责人表示,“十三五”期间,中国涌现出一批高新技术重大成果。在量子信息技术方面,“墨子号”和“京沪干线”的实验,构建了首个天地一体化的量子通信网络雏形。

  2016年8月,中国成功发射了世界首颗量子科学实验卫星“墨子号”,率先在国际上实现高速星地量子通信,为构建天地一体化的量子保密通信与科学实验体系打下了基础。

  2020年6月,中国科学院宣布,“墨子号”量子科学实验卫星在国际上首次实现千公里级基于纠缠的量子密钥分发。此次试验中,科学家们在“墨子号”过境时,同时与新疆乌鲁木齐南山站和青海德令哈站两个地面站建立光链路,在地面超过1120公里的两个站之间建立量子纠缠并产生密钥。

  在中国天地一体化的量子通信网络中,另一个重要角色是“京沪干线”。2017年9月,世界首条量子保密通信干线——“京沪干线”正式开通。“京沪干线”全长2000多公里,经过合肥、济南等沿线主要城市,共设有32个量子通信节点。

  “京沪干线”与“墨子号”成功对接后,中国成为世界量子通信应用的领先者。

  量子科技的另一个重要应用是量子计算。中国科学技术大学常务副校长、中国科学院院士潘建伟认为,“在量子计算领域,中国整体上与发达国家处于同一水平线。”

  与传统计算机相比,量子计算机有独特优势。传统计算机中1个比特在某个时间只能是0或1中的一个状态,而在量子计算机里,由于量子叠加态的存在,1个量子比特可同时记录0和1两个状态。因此,量子计算机拥有计算能力远超传统计算机的潜力。

  量子计算机研发是当前国际科技竞争的热点领域。2019年底,中国科学家与德国、荷兰科学家合作,在国际上首次实现了20光子输入60×60模式干涉线路的玻色取样量子计算,在四大关键指标上均大幅刷新世界纪录。

  在量子精密测量领域,潘建伟认为,“中国整体上相比发达国家还存在一定的差距,但发展迅速。”

  今年10月,中国科学技术大学发布消息,该校科研团队与美国、德国科学家合作,在同时具备高纯度、高不可分辨、高效率的单光子源器件上观察到强度压缩。这是自从2000年实现量子点单光子源后,科学家通过20年的努力首次在该体系直接观测到强度压缩,为基于单光子源的量子精密测量奠定了基础,是量子精密测量领域的重要进展。

  未来,中国量子科技发展的突破口在哪儿?清华大学副校长、中国科学院院士薛其坤认为,对量子科技发展进行部署时,应考虑到产学研协同,考虑到从基础研究到应用之间的密切结合,这样可以提高效率,加快研发速度。

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编辑:杨晶

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