前瞻与畅想量子科技将改变世界
发布时间：2023-02-24 08:47:10 所属栏目：动态 来源：
导读：中国科学技术大学潘建伟、陈腾云等与清华大学马雄峰合作，首次在实验中实现了模式匹配量子密钥分发。
量子密钥分发基于量子力学基本原理，能够获得理论上无条件保密通信，因此一直是学术界的研究热点。该项研究成
量子密钥分发基于量子力学基本原理，能够获得理论上无条件保密通信，因此一直是学术界的研究热点。该项研究成
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中国科学技术大学潘建伟、陈腾云等与清华大学马雄峰合作，首次在实验中实现了模式匹配量子密钥分发。 量子密钥分发基于量子力学基本原理，能够获得理论上无条件保密通信，因此一直是学术界的研究热点。该项研究成果表明，模式匹配量子密钥分发在不需要激光器锁频锁相技术的条件下，可以实现远距离安全成码且在城域距离有较高成码率，极大地降低了协议实现难度，对未来量子通信网络构建具有重要意义。 从遥远神秘的实验室走来，量子科技似乎离我们又近了一步。 当前，利用量子科技认识和改造世界的浪潮在世界范围内蓬勃兴起。量子科技将给世界带来怎样的变化？请看—— 量子“风暴”，方兴未艾 您还以为量子科技是近些年才出现的新技术？其实，量子科技与量子力学相伴相生。1900年，德国物理学家普朗克提出量子概念，随后，海森堡、薛定谔、玻尔等一批天才科学家奠定了量子力学的理论框架，量子时代就这样开启了。量子力学建立后，催生和发展起来一系列科学技术，直接或间接改变和提升着人类获取、传输和处理信息的方式和能力。 您还以为量子科技是遥不可及的“玄”技术？事实上，量子科技早已并将持续造福人类社会。晶体管、激光器、核聚变、核磁共振、全球定位系统以及无处不在的电脑和互联网……这些改变时代的技术都是量子科技的产物。如果说晶体管是计算机的基础，激光技术是互联网的基础，那么量子力学直接催生了现代信息技术的发展。 了解量子科技之前，需先了解量子的一些诡异特性：“分身术”——量子叠加，即一个量子可以同时存在好几种状态；“远程心灵感应”——量子纠缠，纠缠的量子如同一对有心灵感应的双胞胎一样。同时，量子还很“古怪”——不可分割和不可克隆。刘慈欣在小说《球状闪电》中这样描写量子现象：“不看，它就存在；看了，它就消失”。 量子力学是复杂的。百年来，量子力学一直难以被大众理解，甚至连它的创造者本身都难以驾驭。微观尺度的量子世界具有“不确定性”“重叠性”“不可观测性”等，这些都有悖我们对于世界是“客观的”“有规律的”“可描述的”等常识认知。 量子力学的观念却又是革命的。量子力学和相对论的出现，推翻了由牛顿、胡克等科学家构建的经典物理学体系。当今世界量子力学给现在的世界物理学带来了一次前所未有的强烈的冲击和震撼，以至于许多科学家在内心对其充满怀疑与畏惧。 量子力学先驱玻尔曾说：“不为量子论所震惊者，必然不理解量子论。”现在，我们或许可以说：不为量子科技所震惊者，必然不了解量子科技。量子科技的发展诞生了一系列颠覆传统认知的科学发现和科技发明，逐渐成为经济社会跨越式发展、军事武器颠覆性进步的基石与动力。 量子科技将成为新一轮科技革命和产业变革的前沿阵地，全局性整合量子科技资源、集中力量突破发力，已在全球形成广泛共识。各国纷纷出台支持量子技术研发的重大计划、倡议和发展政策，如美国量子“登月计划”、欧盟“量子宣言”旗舰计划、英国“国家量子技术计划”、日本“量子司令部机构”等，旨在从国家战略层面体系化推动量子科技发展。 颠覆经典，超越极限 凭借神奇基因，量子力学“天生”就从原理上颠覆了一些经典学科。当量子物理学与信息科学交叉融合，便产生了量子信息技术。这门新学科直接引发了第二次量子革命，其代表领域是：量子计算、量子通信与量子精密测量。 量子计算具有足以颠覆经典计算的能力。与非0即1的经典比特不同，量子计算采用“量子比特”，可同时处理0和1。因而量子计算机“九章”一分钟完成的任务，超级计算机“富岳”需要花费一亿年！这不是1到100的提升，而是从“蜡烛”到“电灯”的颠覆。当今人类社会正朝着“数智时代”前进，经典计算机的速度将碰到“天花板”。后摩尔时代，经典计算机最有力的竞争者就是量子计算机。科学家们预言，当可以精确操纵的量子比特超过一定数目时，人工智能量子计算机的能力将会大大的远超当今世界任何一台同时代的经典计算机。 量子计算是量子科技中关注度最高的领域，各国正在从包括量子硬件建设、量子软件建设、量子控制、量子云服务等不同领域发力，聚合体系化发展。2019年IBM首先实现了50量子比特计算机“IBM-Q”，53量子比特的“悬铃木”（Sycamore）紧随其后。我国是目前唯一在光量子和超导量子两种物理体系都实现这一关键技术突破的国家，以“九章号”“祖冲之号”为代表的计算原型机先后实现“量子计算优越性”，立起新的里程碑。 对于广域量子通信，目前国际上形成三种发展路线图：一是通过光纤实现城域量子通信；二是通过中继实现城际量子通信；三是通过卫星实现更远距离量子通信。欧盟等国20世纪90年代起就开始对量子通信进行研究和开发，21世纪后多国已建立城域实验网，通信距离超过上百公里。我国于2016年发射了世界上首颗量子卫星“墨子号”，填补了第三种路线图的空白。2022年6月，“墨子号”首次实现了地球上两个相距1200公里地面站间的量子态远程传输，向构建全球化量子通信网络迈出重要一步。 更多的科学家，则将目光投向未知疆域。他们认为，量子科技更重要的意义在于，它能加深人们对于自身的理解，揭示自然界演进规律的秘密，帮助人类探索太空、深海、地心等更广袤的空间，接近浩渺宇宙中无法触及的谜团。2021年加拿大和英国科学家利用量子模拟，首次模拟了基本量子粒子——重子；2022年我国科学家首次在处于强相互作用极限下的费米超流体中测得神秘的“第二声”的衰减率……这些对“宇宙参数密码本”的一步步破译，甚至有望支持我们探索遥不可及的中子星，了解宇宙在大爆炸之初的情况。在此基础上，科学家计划利用量子纠缠技术，将这些信息传输到地球上的电脑上，以便更好地理解宇宙的起源。 （编辑：聊城站长网） 【声明】本站内容均来自网络，其相关言论仅代表作者个人观点，不代表本站立场。若无意侵犯到您的权利，请及时与联系站长删除相关内容! |
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