量子科技 新華出版社出版

圖書在版編目（CIP）數(shù)據(jù)

量子科技：新華社記者帶你探秘/《量子科技：新華社記者帶你探秘》編委會(huì)編著

北京:新華出版社，2021.7

ISBN978-7-5166-5960-1

Ⅰ．①量…?Ⅱ．①量…?Ⅲ．①量子論－普及讀物?Ⅳ．①O413-49

中國(guó)版本圖書館CIP數(shù)據(jù)核字（2021）第139199號(hào)

量子科技：新華社記者帶你探秘

策??劃：高廣志

責(zé)任編輯：張?程封面設(shè)計(jì)：華興嘉譽(yù)

出版發(fā)行：新華出版社

地??址：北京石景山區(qū)京原路8號(hào)郵??編：100040

網(wǎng)??址：

經(jīng)??銷：新華書店、新華出版社天貓旗艦店、京東旗艦店及各大網(wǎng)店

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照??排：華興嘉譽(yù)

印??刷：三河市君旺印務(wù)有限公司

成品尺寸：200mm×190mm1/24

印??張：6.5字??數(shù)：100千字

版??次：2021年7月第一版印??次：2021年7月第一次印刷

書??號(hào)：ISBN978-7-5166-5960-1

定??價(jià)：32.50元

??版權(quán)專有，侵權(quán)必究。如有質(zhì)量問(wèn)題，請(qǐng)與出版社聯(lián)系調(diào)換/p>

前??言

習(xí)近平總書記指出：我們比歷史上任何時(shí)期都更接近中華民族偉大復(fù)興的目標(biāo)，我們

比歷史上任何時(shí)期都更需要建設(shè)世界科技強(qiáng)國(guó)！

我國(guó)第十四個(gè)五年規(guī)劃和二〇三五年遠(yuǎn)景目標(biāo)提出，堅(jiān)持創(chuàng)新在我國(guó)現(xiàn)代化建設(shè)全

局中的核心地位，把科技自立自強(qiáng)作為國(guó)家發(fā)展的戰(zhàn)略支撐，并進(jìn)一步提出要深入實(shí)施

科教興國(guó)戰(zhàn)略、人才強(qiáng)國(guó)戰(zhàn)略、創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)發(fā)展戰(zhàn)略，完善國(guó)家創(chuàng)新體系，加快建設(shè)科技

強(qiáng)國(guó)。

20世紀(jì)60年代，黨和國(guó)家就提出“四個(gè)現(xiàn)代化”的國(guó)家戰(zhàn)略，最后一個(gè)就是科學(xué)技

術(shù)現(xiàn)代化，現(xiàn)在我們提出全面建設(shè)社會(huì)主義現(xiàn)代化強(qiáng)國(guó)，科學(xué)技術(shù)從來(lái)都是我國(guó)實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代

化的重要內(nèi)容。

科學(xué)技術(shù)從來(lái)沒(méi)有像今天這樣深刻改變著人類的命運(yùn)。信息、生命、能源、海洋、空

間、制造等領(lǐng)域的科技新突破不斷涌現(xiàn)，引領(lǐng)行業(yè)顛覆性變革。量子科技成為現(xiàn)代社會(huì)的

新華社記者帶你探秘

2量子科技

基石，量子計(jì)算、量子通信、量子測(cè)量正掀起“量子革命”，說(shuō)不定哪一天我們就能實(shí)現(xiàn)

科幻世界里的“瞬間移動(dòng)”；月球、火星等新空間探索將人類對(duì)廣袤宇宙的開(kāi)發(fā)利用推上

新高度，說(shuō)不定哪一天我們就會(huì)成為火星上的居民；合成生物學(xué)、基因編輯等孕育著新的

變革，它究竟會(huì)怎樣為人類提供更好的健康服務(wù)……

黨的十八大以來(lái)，以習(xí)近平同志為核心的黨中央堅(jiān)持把創(chuàng)新作為引領(lǐng)發(fā)展的第一動(dòng)

力，經(jīng)過(guò)全社會(huì)共同努力，我們科技事業(yè)取得歷史性成就、發(fā)生歷史性變革，一些前沿

領(lǐng)域已開(kāi)始進(jìn)入并跑、領(lǐng)跑階段。我們?cè)谳d人航天、嫦娥探月、火星探測(cè)、北斗導(dǎo)航、

FAST（天眼）、量子信息、5G、鐵基超導(dǎo)、超級(jí)計(jì)算、載人深潛、高速鐵路、干細(xì)胞、

腦科學(xué)等許多領(lǐng)域取得重大成果，令人驕傲和自豪，這進(jìn)一步增強(qiáng)了我們發(fā)展高科技、實(shí)

現(xiàn)高質(zhì)量發(fā)展的信心和決心。

新華社記者幾乎見(jiàn)證了我國(guó)每一項(xiàng)重大科研成果的發(fā)展歷程。新華社作為國(guó)家通訊

社，擁有一批優(yōu)秀科技新聞報(bào)道記者，他們常年活躍在報(bào)道第一線，每時(shí)每刻都在記錄和

權(quán)威發(fā)布我國(guó)重大科技創(chuàng)新進(jìn)展，深度挖掘科技背后的新聞。新華社報(bào)道形式多樣，綜

合運(yùn)用文字、圖片、音視頻、動(dòng)漫、H5、VR、創(chuàng)意海報(bào)、數(shù)據(jù)圖表、動(dòng)新聞、輕應(yīng)用

等形式，呈現(xiàn)給受眾的是全媒體采集、全媒體發(fā)布的新業(yè)態(tài)?；谶@樣優(yōu)質(zhì)科技報(bào)道資

源，我們將每一項(xiàng)重大科研成果作為一個(gè)選題精編成一本書，陸續(xù)推出《新華社記者帶

前?言3

你探秘——嫦娥探月》《新華社記者帶你探秘——量子科技》《新華社記者帶你探秘——天

問(wèn)一號(hào)》等10余冊(cè)，當(dāng)你打開(kāi)這套叢書時(shí)，呈現(xiàn)的也是全媒體業(yè)態(tài)，既有文字，也有圖

片，掃描二維碼還可以看到相關(guān)視頻。我們力圖將深?yuàn)W的科學(xué)道理通過(guò)人們喜聞樂(lè)見(jiàn)的

方式呈現(xiàn)出來(lái)，適合不同年齡段讀者閱讀。這是一套展示我國(guó)最新科技成就全媒體科普通

俗讀物。

當(dāng)今世界正處于百年未有之大變局，中國(guó)進(jìn)入實(shí)現(xiàn)“兩個(gè)一百年”的歷史交匯期，我

們面臨的國(guó)際環(huán)境日趨復(fù)雜，自身發(fā)展遇到新挑戰(zhàn)，核心技術(shù)受制于人的“卡脖子”現(xiàn)象

日益突出。這是我國(guó)發(fā)展必須邁過(guò)的“一道坎”。中華民族自古以來(lái)就是一個(gè)聰明、堅(jiān)毅、

越艱險(xiǎn)越向前的民族。我們過(guò)去有李四光、錢學(xué)森、錢三強(qiáng)、鄧稼先等一大批老一輩科學(xué)

家，新中國(guó)成立后又成長(zhǎng)了陳景潤(rùn)、黃大年、南仁東等一批杰出科學(xué)家，今后一定會(huì)涌現(xiàn)

像他們一樣飽含愛(ài)國(guó)情懷、充滿探索精神的新一代科學(xué)家。

核心技術(shù)不是一朝一夕就能攻克的，它需要長(zhǎng)期積累的基礎(chǔ)學(xué)科、基礎(chǔ)研究作支撐，

需要“十年磨一劍”，久久為功，才能不斷實(shí)現(xiàn)從“0”到“1”的突破。策劃這套科技強(qiáng)

國(guó)科普叢書的目的就是希望加速營(yíng)造全社會(huì)崇尚科學(xué)、追逐夢(mèng)想的濃厚氛圍，讀者看了這

套書，能夠引起哪怕一點(diǎn)點(diǎn)對(duì)未來(lái)世界的好奇，尤其是青少年讀者，如果能夠點(diǎn)燃你們立

志當(dāng)科學(xué)家的夢(mèng)想，我們就會(huì)倍感欣慰。

新華社記者帶你探秘

4量子科技

仰望星空，還有多少未知世界等著我們?nèi)ヌ剿?；俯瞰大海，?mèng)想的力量指引我們抵達(dá)

真理彼岸。

我們會(huì)不斷關(guān)注世界和中國(guó)科技最前沿成就，及時(shí)編輯成冊(cè)，不斷充實(shí)到這套叢書

中，以饗讀者。

新華出版社副社長(zhǎng)

二〇二一年三月十日

001第一章

目錄什么是量子？

CONTENTS量子是什么？從“微觀世界規(guī)律”到人類“新物理

量子科技革命”?/002

絕了，科技圈用這些比喻看量子?/008

畫說(shuō)科技·量子?丨?擼明白“薛定諤的貓”?/013

畫說(shuō)科技·量子?丨?遇事不決，量子力學(xué)？?/016

019第二章

什么是量子科技？

神秘的量子科技，你了解嗎？?/020

量子通信玄而不虛?/026

量子科技產(chǎn)業(yè)化：“無(wú)人區(qū)”里“加速跑”?/030

量子互聯(lián)網(wǎng)會(huì)取代傳統(tǒng)互聯(lián)網(wǎng)嗎？?/037

量子科技應(yīng)用前景廣泛，但還有很長(zhǎng)的路要走?/041

043第三章

量子科技競(jìng)爭(zhēng)

全球“量子霸權(quán)”爭(zhēng)奪戰(zhàn)觀察?/044

量子科技為何讓科技大國(guó)競(jìng)相“糾纏”？?/061

法國(guó)啟動(dòng)18億歐元量子技術(shù)國(guó)家投資規(guī)劃?/069

西班牙：量子革命再造網(wǎng)絡(luò)安全?/070

新華社記者帶你探秘

002量子科技

073第四章

“墨子號(hào)”量子衛(wèi)星的故事

世界首顆量子科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星“墨子號(hào)”發(fā)射成功?/074

“墨子”號(hào)證明：“幽靈作用”相距千公里仍存在?/080

千里糾纏、星地傳密、隱形傳態(tài)：“墨子號(hào)”搶占量子科技創(chuàng)新制高點(diǎn)?/087

“墨子號(hào)”最難任務(wù)：現(xiàn)實(shí)版“超時(shí)空傳輸”?/093

“墨子號(hào)”量子衛(wèi)星成功實(shí)現(xiàn)洲際量子密鑰分發(fā)?/098

從32厘米到4600公里！中國(guó)構(gòu)建全球首個(gè)星地量子通信網(wǎng)?/101

“墨子號(hào)”首次太空實(shí)驗(yàn)：嘗試結(jié)合量子力學(xué)與廣義相對(duì)論?/104

“墨子號(hào)”衛(wèi)星亮絕技?量子通信概念脈動(dòng)?/107

113第五章

中國(guó)量子科學(xué)家的故事

實(shí)現(xiàn)里程碑式突破！中國(guó)量子計(jì)算原型機(jī)“九章”問(wèn)世?/114

探“微觀世界”，抓“關(guān)鍵變量”：中國(guó)科學(xué)家與量子“糾纏”的故事?/121

“量子U盤”“祖沖之號(hào)”……中國(guó)科學(xué)家沖刺量子科技?/129

“量子追夢(mèng)人”潘建偉?/136

郭國(guó)平：為中國(guó)“量子算力”奮斗?/142

突破500公里！我國(guó)科學(xué)家創(chuàng)造現(xiàn)場(chǎng)光纖量子通信新世界紀(jì)錄?/147

Chapter

01

第一章

什么是量子？

新華社記者帶你探秘

002量子科技

量子是什么？從“微觀世界規(guī)律”到人類?

“新物理革命”

9世紀(jì)末，歐洲一些學(xué)者認(rèn)為從牛頓力學(xué)到熱力學(xué)、電磁理論，人類的“物理學(xué)大廈”

已全部建成，再?zèng)]有多少可研究的了。

但是，在1900年，德國(guó)物理學(xué)家馬克斯·普朗克提出了量子理論，為人類開(kāi)啟了

探索“微觀世界規(guī)律”的“新物理革命”。量子理論也與相對(duì)論一起，成為現(xiàn)代物理學(xué)兩大

支柱。

開(kāi)“量子之門”：微觀世界里的奇妙“疊加”與“糾纏”

量子是什么？根據(jù)量子理論，量子是最小的、不可再分割的能量單位。我們中學(xué)物理書

上提到的分子、原子、電子，其實(shí)都是量子的不同形式?？梢哉f(shuō)，我們的世界由量子組成，

我們每個(gè)人都是“24K”純量子產(chǎn)品。

在我們?nèi)粘Ｉ畹暮暧^世界里，物體的位置、速度等，都可以通過(guò)經(jīng)典力學(xué)精確測(cè)

第一章?什么是量子？003

算。但在微觀量子世界里，卻有著截然不同的奇妙物理規(guī)則，最有代表性的是“疊加”與

“糾纏”。

在宏觀世界，任何物體在某一時(shí)刻都有確定的狀態(tài)和位置。但在微觀世界，量子卻同時(shí)

處于多種狀態(tài)和多個(gè)位置的“疊加”。

物理學(xué)家薛定諤曾用一只貓比喻量子疊加：箱子里有一只貓，在宏觀世界中它要么是活

的，要么是死的。但在量子世界中，它可以同時(shí)處于生和死兩種狀態(tài)的疊加。

如果用一個(gè)人來(lái)比喻，他不僅同時(shí)處于生和死兩種狀態(tài)的疊加，還可以同時(shí)身處多個(gè)地

點(diǎn)，比如既在北京又在上海。

更難以想象的是，量子的狀態(tài)還經(jīng)不起“看”：如果你去測(cè)量，它就會(huì)從多個(gè)狀態(tài)、多個(gè)

位置，變成一個(gè)確定的狀態(tài)和位置了。也就是說(shuō)，如果你打開(kāi)“薛定諤的箱子”，貓的疊加態(tài)

就會(huì)消失，你會(huì)看到一只活貓或一只死貓。而“量子人”的“分身術(shù)”也會(huì)消失，他會(huì)出現(xiàn)

在北京或上海。

疊加已經(jīng)很奇妙，但當(dāng)兩個(gè)量子“糾纏”在一起，那種奇怪連愛(ài)因斯坦都難以接受。

根據(jù)量子理論，如果兩個(gè)量子之間形成“糾纏態(tài)”，那么無(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)也會(huì)“瞬間”發(fā)生相應(yīng)變化。愛(ài)因斯坦曾把這一現(xiàn)象稱作“鬼魅般的超

距作用”。

新華社記者帶你探秘

004量子科技

▲

2020年12月4日，中國(guó)科

學(xué)技術(shù)大學(xué)宣布該校潘建偉等

人成功構(gòu)建76個(gè)光子的量子計(jì)

算原型機(jī)“九章”，求解數(shù)學(xué)算

法高斯玻色取樣只需200秒。

這一突破使我國(guó)成為全球第二

個(gè)實(shí)現(xiàn)“量子優(yōu)越性”的國(guó)家。

這是光量子干涉實(shí)物圖：左下

方為輸入光學(xué)部分，右下方為

鎖相光路，上方共輸出100個(gè)

光學(xué)模式，分別通過(guò)低損耗單

模光纖與100超導(dǎo)單光子探測(cè)

器連接。（新華社發(fā)?劉軍喜攝）

第一章?什么是量子？005

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006量子科技

從“被動(dòng)”到“主動(dòng)”，兩次“量子革命”深刻改變?nèi)祟愇拿?/p>

量子理論誕生一百多年來(lái)，國(guó)際學(xué)界運(yùn)用多種實(shí)驗(yàn)和數(shù)學(xué)方法檢驗(yàn)均發(fā)現(xiàn)，量子的奇妙

特性客觀存在。

“量子力學(xué)是一個(gè)神秘的、令人捉摸不透的學(xué)科，我們誰(shuí)都談不上真正理解，只是知道怎

樣去運(yùn)用它。”美國(guó)物理學(xué)家、諾貝爾獎(jiǎng)獲得者穆雷·蓋爾曼曾這樣說(shuō)。

“量子理論的出現(xiàn)，在上世紀(jì)引發(fā)第一次量子革命，催生了現(xiàn)代信息技術(shù)?！敝锌圃涸菏俊?/p>

中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)潘建偉教授介紹，基于量子理論，核能、激光、半導(dǎo)體等科技得以問(wèn)世，

進(jìn)而發(fā)展出計(jì)算機(jī)、互聯(lián)網(wǎng)、手機(jī)等重大應(yīng)用。

進(jìn)入21世紀(jì)，量子領(lǐng)域的新發(fā)現(xiàn)、新理論、新技術(shù)密集涌現(xiàn)，預(yù)示著“第二次量子革

命”已進(jìn)入加速期、起跑期。

“第二次量子革命的戰(zhàn)鼓已敲響！”英國(guó)《自然》雜志評(píng)論說(shuō)。

“第一次量子革命，人們只問(wèn)量子理論能讓我們做什么，不去問(wèn)為什么，是被動(dòng)的觀測(cè)與

應(yīng)用?！敝锌圃涸菏?、中科院量子信息重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室主任郭光燦說(shuō)，第二次量子革命則是主動(dòng)利

用量子特性，開(kāi)發(fā)出量子通信、量子計(jì)算和量子精密測(cè)量等創(chuàng)新應(yīng)用。

這些應(yīng)用的革命性在哪里？簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，量子通信可以在理論上做到通信的絕對(duì)保密，量

子計(jì)算可以令人類的運(yùn)算能力實(shí)現(xiàn)指數(shù)級(jí)增長(zhǎng)，比如傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)需要數(shù)萬(wàn)年才能破解的復(fù)雜

第一章?什么是量子？007

密碼，量子計(jì)算機(jī)幾秒鐘內(nèi)就能破解。傳統(tǒng)測(cè)量技術(shù)最小只能探測(cè)到微米量級(jí)，而量子測(cè)量

可以進(jìn)一步精細(xì)千倍、萬(wàn)倍達(dá)到原子量級(jí)。

中國(guó)量子崛起，美好未來(lái)可期

如今，量子科技已成為國(guó)際上風(fēng)起云涌的戰(zhàn)略科研方向。近期，歐盟擬投資80億歐元

支持新一代超級(jí)計(jì)算技術(shù)，量子計(jì)算是其中重要內(nèi)容。美國(guó)開(kāi)通國(guó)家量子協(xié)調(diào)辦公室網(wǎng)站，

并發(fā)布了聚焦八大研究領(lǐng)域的《量子前沿報(bào)告》。

而經(jīng)過(guò)三十多年努力，中國(guó)已崛起為國(guó)際量子科研版圖上的重要力量，在多個(gè)戰(zhàn)略方向

上實(shí)現(xiàn)領(lǐng)跑或進(jìn)入第一陣營(yíng)。

近年來(lái)，我國(guó)多次創(chuàng)造量子比特糾纏數(shù)量的世界紀(jì)錄；發(fā)射世界首顆量子實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星“墨

子號(hào)”，實(shí)現(xiàn)千里糾纏、星地傳密、隱形傳態(tài)三大科學(xué)目標(biāo)；開(kāi)通世界首條量子保密通信干線

“京滬干線”，實(shí)現(xiàn)世界首次洲際量子保密通信。

當(dāng)前，量子科技已進(jìn)入“產(chǎn)業(yè)化前夜”。展望未來(lái)，量子計(jì)算有望為藥物研發(fā)、能源勘

探、金融分析、氣象預(yù)報(bào)等大規(guī)模計(jì)算提供全新方案；量子測(cè)量發(fā)揮測(cè)量精度、靈敏度優(yōu)勢(shì)，

有望在科研、醫(yī)療、能源、災(zāi)害預(yù)防等領(lǐng)域大顯身手；量子通信融合量子計(jì)算技術(shù)，構(gòu)成

高速、安全的“量子互聯(lián)網(wǎng)”，與人工智能、區(qū)塊鏈等技術(shù)相結(jié)合，可為人類生活增添無(wú)限

可能。（新華社記者徐海濤、董瑞豐）

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008量子科技

絕了，科技圈用這些比喻看量子

普朗克、愛(ài)因斯坦、玻爾、海森堡、費(fèi)米、薛定諤……20世紀(jì)科學(xué)

界許多最為杰出的頭腦，都為一個(gè)概念著迷——量子。

進(jìn)入21世紀(jì)，仍然有無(wú)數(shù)的科學(xué)家與量子不斷地“糾纏”，創(chuàng)造一

個(gè)一個(gè)奇跡。

（街采：量子是什么？

但是在普通人眼中，量子以及量子科技仍是一種“神秘莫測(cè)”的存聽(tīng)聽(tīng)他們?cè)趺凑f(shuō)）

在，那在科技圈，量子是什么樣的？量子科技又是怎樣的尖端科技？研

究量子有多難？科技圈流傳的這些淺顯易懂的比喻或許能解開(kāi)你心中的疑惑。

量子可以說(shuō)是魚群中的一條條魚，上臺(tái)階時(shí)的一個(gè)個(gè)臺(tái)階

物理學(xué)往往是違背人類直覺(jué)的，一個(gè)恰當(dāng)?shù)谋扔鳎梢詭椭蠹依斫膺`背直覺(jué)的物理

定律。對(duì)于量子這個(gè)抽象概念，中國(guó)科學(xué)院物理所研究員曹則賢曾打過(guò)這樣一個(gè)比方：我們

第一章?什么是量子？009

生活中可以見(jiàn)到的、感知到的事物，包括光與能量的最小單位都能稱之為量子。就像我們遠(yuǎn)

處看魚群是烏泱烏泱的一片黑，但是放大了看就是一條條魚，這一條條魚就可以說(shuō)是魚群的

量子。

中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)副研究員、科普專家袁嵐峰在媒體上這樣撰文解釋：量子的本意是個(gè)

數(shù)學(xué)概念，簡(jiǎn)言之就是“離散變化的最小單元”。什么叫“離散變化”？袁嵐峰這樣解釋：我

們統(tǒng)計(jì)人數(shù)時(shí)，可以有一個(gè)人、兩個(gè)人，但不可能有半個(gè)人、三分之一個(gè)人。我們上臺(tái)階時(shí)，

只能上一個(gè)臺(tái)階、兩個(gè)臺(tái)階，不能上半個(gè)臺(tái)階、三分之一個(gè)臺(tái)階。這些就是“離散變化”。對(duì)

于統(tǒng)計(jì)人數(shù)來(lái)說(shuō)，一個(gè)人就是一個(gè)量子。對(duì)于上臺(tái)階來(lái)說(shuō)，一個(gè)臺(tái)階就是一個(gè)量子。如果某

個(gè)東西只能離散變化，我們就說(shuō)它是“量子化”的。

“量子水”“量子鞋墊”都是假的，不是量子產(chǎn)品

生活中有哪些量子的存在？中科院院士、中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)郭光燦教授舉例說(shuō)，量子力

學(xué)實(shí)際上早就應(yīng)用到日常生活中了，例如現(xiàn)在我們用的手機(jī)、電腦，它的原理就是量子力學(xué)，

但老百姓不知道它來(lái)源于量子力學(xué)?，F(xiàn)在的手機(jī)、電腦是使用量子力學(xué)開(kāi)發(fā)出來(lái)的經(jīng)典技術(shù)，

它們的核心裝置是芯片，芯片里面的處理器基本單元是晶體管，晶體管是根據(jù)量子力學(xué)里面

的能帶理論制造出來(lái)的，晶體管造出來(lái)之后才有手機(jī)、計(jì)算機(jī)的芯片。還有當(dāng)今互聯(lián)網(wǎng)傳輸

信號(hào)必須使用的激光，它是根據(jù)愛(ài)因斯坦的光量子輻射理論產(chǎn)生的，不過(guò)激光本身是經(jīng)典的，

它的量子效應(yīng)很低，所以可以忽略。由此可知，現(xiàn)代的手機(jī)、電腦、互聯(lián)網(wǎng)都是來(lái)源于量子

新華社記者帶你探秘

010量子科技

力學(xué)開(kāi)發(fā)的經(jīng)典技術(shù)。

真正的量子科技確實(shí)離廣大民眾還很遠(yuǎn)，因?yàn)檫€沒(méi)有一種量子產(chǎn)品成為老百姓的必需品。

目前市場(chǎng)上有很多帶著“量子”二字的產(chǎn)品，什么“量子水”“量子鞋墊”，這些都是假的，

都不是量子產(chǎn)品，短時(shí)間內(nèi)量子產(chǎn)品也不可能走進(jìn)千家萬(wàn)戶。

未來(lái)量子科技將影響生活的方方面面

郭光燦教授介紹，展望未來(lái)的話，如果通用量子計(jì)算機(jī)得到了廣泛應(yīng)用，那么各個(gè)行業(yè)，

醫(yī)療、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、工業(yè)生產(chǎn)、人工智能，整個(gè)社會(huì)方方面面都會(huì)受到量子技術(shù)的影響，量子

計(jì)算機(jī)能夠超過(guò)電子計(jì)算機(jī)，密碼領(lǐng)域量子通信可以提升傳輸?shù)陌踩?，量子傳感可以測(cè)量很

多很重要的參數(shù)。

醫(yī)療方面，我們生產(chǎn)新藥物的速度會(huì)大大提高，這是因?yàn)樾滤幹圃煨枰?jì)算機(jī)模擬哪個(gè)

配方是最有效的，使用電子計(jì)算機(jī)模擬非常慢，但量子計(jì)算機(jī)很快就能計(jì)算出來(lái)，這就關(guān)系

到老百姓的身體健康；人工智能方面，無(wú)人駕駛汽車傳感器處理的速度會(huì)更快，性能就會(huì)提

高；農(nóng)業(yè)方面，量子計(jì)算機(jī)出來(lái)后，可以研究清楚光合作用是怎么回事，有科學(xué)家預(yù)言，如

果這個(gè)應(yīng)用研究成功了，太陽(yáng)能的利用會(huì)從現(xiàn)有的10%提高到20%~30%，農(nóng)業(yè)會(huì)出現(xiàn)跳

躍式發(fā)展，全球老百姓的吃飯就不會(huì)有問(wèn)題。

第一章?什么是量子？011

研制量子計(jì)算機(jī)，就像“用原子壘起一座金字塔”

量子科技對(duì)于未來(lái)生活的影響可以說(shuō)是顛覆性的，但很少有人知道，研究量子有多難。

作為中國(guó)知名的空間光電載荷專家，中國(guó)科學(xué)院院士王建宇比喻，實(shí)現(xiàn)量子衛(wèi)星“天地實(shí)

驗(yàn)”，“相當(dāng)于人在萬(wàn)米高空，把硬幣扔進(jìn)地面的一個(gè)儲(chǔ)錢罐”。

中科院量子信息重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室副主任、中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)教授郭國(guó)平說(shuō)，研制量子計(jì)算機(jī)，

就像“用原子壘起一座金字塔”。

我國(guó)從10年前不起眼的國(guó)家發(fā)展為現(xiàn)在的世界勁旅

郭光燦教授說(shuō)，我們國(guó)家在量子領(lǐng)域的整體研究水平處在國(guó)際第一梯隊(duì)的位置。

細(xì)分來(lái)看，我們?cè)诹孔用艽a領(lǐng)域跟國(guó)際一流是不相上下的，但我不能說(shuō)它領(lǐng)先，因?yàn)槊?/p>

國(guó)從2015年開(kāi)始就不再公布他們的研究成果了，我們不知道他們?cè)谑裁闯潭龋匀灰膊荒?/p>

說(shuō)領(lǐng)先他，但我們可以說(shuō)不會(huì)輸他，我們是一流水平。

在量子計(jì)算機(jī)上我們落后美國(guó)大概五年以上的水平，但我們?cè)谶@個(gè)領(lǐng)域也占有一席之地。

近期空客集團(tuán)發(fā)起了一個(gè)競(jìng)賽，請(qǐng)全世界研究量子計(jì)算的人使用量子計(jì)算機(jī)來(lái)解決某些問(wèn)題，

一共有36個(gè)單位參加，入圍決賽的5家單位中我國(guó)就有一家。

而在量子信息技術(shù)上，我們可以實(shí)現(xiàn)世界上最高維度的量子糾纏，可以實(shí)現(xiàn)最高粒子

數(shù)的糾纏，也可以達(dá)到世界上最高的糾纏的保真度，所以我們量子信息技術(shù)也是居于國(guó)際

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012量子科技

前沿的。

中國(guó)“量子之父”、量子物理學(xué)家、中科院院士潘建偉介紹，我國(guó)在量子科技領(lǐng)域產(chǎn)出了

多光子糾纏及干涉度量、量子反?；魻栃?yīng)、世界首顆量子科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星“墨子號(hào)”、量子保

密通信“京滬干線”、世界首臺(tái)光量子計(jì)算原型機(jī)等一批具有重要國(guó)際影響力的成果。

正如英國(guó)《自然》雜志評(píng)價(jià)的一樣，中國(guó)在量子領(lǐng)域，“從10年前不起眼的國(guó)家發(fā)展

為現(xiàn)在的世界勁旅”。未來(lái)，量子也會(huì)慢慢揭開(kāi)神秘面紗，走入尋常百姓家。（新華網(wǎng)思客

綜合）

第一章?什么是量子？013

擼明白

“薛定諤的??”

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014量子科技

第一章?什么是量子？015

記者：徐海濤?水金辰

繪制：夏園園

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016量子科技

第一章?什么是量子？017

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018量子科技

記者：徐海濤?水金辰

繪制：夏園園

第二章?什么是量子科技？019

Chapter

02

第二章

什么是量子科技？

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020量子科技

神秘的量子科技，你了解嗎？

什么是量子科技？量子科技有多牛？在生活中哪些會(huì)用到這種“科幻般的技術(shù)”？如何在

量子科技領(lǐng)域加快發(fā)展？

量子科技是什么？

要搞懂量子科技，還要從量子力學(xué)說(shuō)起。

量子力學(xué)發(fā)源于20世紀(jì)初，許多科學(xué)家——普朗克、愛(ài)因斯坦、玻爾、海森堡、薛定

諤等為之著迷，它是研究物質(zhì)世界微觀粒子運(yùn)動(dòng)規(guī)律的物理學(xué)分支，如果一個(gè)物理量存在最

小的不可分割的基本單位，則這個(gè)物理量是量子化的。

我們應(yīng)該都聽(tīng)過(guò)“薛定諤的貓”：箱子里有一只貓，在宏觀世界中它要么是活的，要么是

死的。但在量子世界中，它可以同時(shí)處于生和死兩種狀態(tài)的疊加。這個(gè)實(shí)驗(yàn)只是通過(guò)宏觀角

度的貓來(lái)為我們解釋微觀世界的疊加狀態(tài)，這就是一個(gè)量子力學(xué)的故事，讓很多人猜不著摸

第二章?什么是量子科技？021

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022量子科技

▲這是安裝在國(guó)家超級(jí)計(jì)算無(wú)錫中心的“神威·太湖之光”超級(jí)計(jì)算機(jī)。（新華社記者?李博攝）

第二章?什么是量子科技？023

不透，人們常常用一句半開(kāi)玩笑的話來(lái)形容“量子力學(xué)”：“遇事不決，量子力學(xué)?！?/p>

不過(guò)，調(diào)侃歸調(diào)侃，“量子力學(xué)”是今天被驗(yàn)證的最嚴(yán)密的物理理論之一，至今為止，所

有的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)均無(wú)法推翻“量子力學(xué)”。

量子力學(xué)建立100多年，催生了許多重大發(fā)明——原子彈、激光、晶體管、核磁共振、

全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)等，改變了世界面貌。

量子信息技術(shù)則是量子力學(xué)的最新發(fā)展，代表了正興起的“第二次量子革命”。在量子信

息技術(shù)中，具有代表性的是量子通信和量子計(jì)算。

量子科技有多牛？

谷歌曾稱，其研發(fā)的量子計(jì)算機(jī)成功在3分20秒時(shí)間內(nèi)，完成傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)需1萬(wàn)年時(shí)

間處理的問(wèn)題，并聲稱是全球首次實(shí)現(xiàn)“量子霸權(quán)”；清華大學(xué)副校長(zhǎng)、中國(guó)科學(xué)院院士薛

其坤說(shuō)，目前全球一年產(chǎn)生的數(shù)據(jù)需要百億TB的存儲(chǔ)量才能完成，而未來(lái)的量子存儲(chǔ)設(shè)備，

可能只需指甲蓋大小就能存儲(chǔ)人類幾百年的信息數(shù)據(jù)……

而更多量子領(lǐng)域的現(xiàn)象還未得到科學(xué)解釋：超導(dǎo)體，完全屏蔽磁場(chǎng)；超流體，內(nèi)部摩擦

力為零；時(shí)間晶體，經(jīng)典時(shí)空對(duì)稱破缺；不用光的反射成像；可以通過(guò)光改變引力為斥力的

卡西米爾效應(yīng)；單原子酶催化，背后量子隧穿現(xiàn)象等等。可以說(shuō)，量子科技就是人類科學(xué)認(rèn)

知的極限，會(huì)讓你的想象力都開(kāi)始顯得匱乏……

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024量子科技

加快發(fā)展量子科技，為什么這么重要？

近年來(lái)，量子科技發(fā)展突飛猛進(jìn)，成為新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革的前沿領(lǐng)域。加快發(fā)

展量子科技，對(duì)促進(jìn)高質(zhì)量發(fā)展、保障國(guó)家安全具有非常重要的作用。

薛其坤表示，量子科技在未來(lái)不但使我們計(jì)算機(jī)的計(jì)算能力提高，通信更快，還有傳感

技術(shù)更靈敏，信息精度越來(lái)越精確，這些方面都會(huì)有大幅的提高。對(duì)未來(lái)的數(shù)字技術(shù)、量子

技術(shù)起到真正革命性的支撐作用，其他的技術(shù)都是漸進(jìn)性的發(fā)展。

各國(guó)在量子科技領(lǐng)域有怎樣的發(fā)展？

現(xiàn)階段，量子科技領(lǐng)域的國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)日益激烈，許多國(guó)家啟動(dòng)了量子科技戰(zhàn)略計(jì)劃。

近期，歐盟擬投資80億歐元支持新一代超級(jí)計(jì)算技術(shù)，量子計(jì)算是其中重要內(nèi)容；美

國(guó)也一直支持量子科技發(fā)展，最新動(dòng)向是在10月7日，白宮科學(xué)和技術(shù)政策辦公室啟用了

國(guó)家量子協(xié)調(diào)辦公室的官方網(wǎng)站，同時(shí)發(fā)布了《量子前沿報(bào)告》；近日德國(guó)公布量子計(jì)算機(jī)計(jì)

劃，預(yù)計(jì)2021年可投入使用；日本作為全球科技強(qiáng)國(guó)同樣不甘落后，為實(shí)現(xiàn)量子領(lǐng)域逆襲，

將大力培養(yǎng)“量子人才”。

經(jīng)過(guò)三十多年努力，中國(guó)已崛起為國(guó)際量子科研版圖上的重要力量，在多個(gè)戰(zhàn)略方向上

實(shí)現(xiàn)領(lǐng)跑或進(jìn)入第一陣營(yíng)。近年來(lái)，我國(guó)多次創(chuàng)造量子比特糾纏數(shù)量的世界紀(jì)錄；發(fā)射世界

首顆量子實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星“墨子號(hào)”，實(shí)現(xiàn)千里糾纏、星地傳密、隱形傳態(tài)三大科學(xué)目標(biāo)；開(kāi)通世界

首條量子保密通信干線“京滬干線”，實(shí)現(xiàn)世界首次洲際量子保密通信。

第二章?什么是量子科技？025

如何在量子科技領(lǐng)域加快發(fā)展？

頂層設(shè)計(jì)和政策支持。堅(jiān)持創(chuàng)新自信，敢啃硬骨頭，要保證對(duì)量子科技領(lǐng)域的資金投入，

同時(shí)帶動(dòng)地方、企業(yè)、社會(huì)加大投入力度。

人才隊(duì)伍是關(guān)鍵。北京量子院超導(dǎo)量子的科研帶頭人于海峰表示：“在量子科技領(lǐng)域，一

方面需要善于統(tǒng)籌的領(lǐng)軍人才；另一方面需要敢闖‘無(wú)人區(qū)’的青年人才?！?/p>

量子科技發(fā)展還要促進(jìn)產(chǎn)學(xué)研的深度融合和協(xié)同創(chuàng)新。于海峰說(shuō)：“比如超導(dǎo)量子計(jì)算，

某種程度上來(lái)說(shuō)已經(jīng)進(jìn)入到科學(xué)工程化了，單一的高校實(shí)驗(yàn)室或者研究所的實(shí)驗(yàn)室不太適合

發(fā)展，需要一個(gè)比較大的團(tuán)隊(duì)在整合材料科學(xué)、微納米加工、低溫微波工程、軟件、電子學(xué)

儀表方面，需要協(xié)同攻關(guān)，讓企業(yè)參與，谷歌和IBM的成功就是這方面的典型范例。我們也

要跟優(yōu)秀企業(yè)協(xié)同攻關(guān)，進(jìn)行量子計(jì)算機(jī)的研發(fā)?！?/p>

突破關(guān)鍵核心技術(shù)。量子科技發(fā)展取決于基礎(chǔ)理論研究的突破，顛覆性技術(shù)的形成是個(gè)

厚積薄發(fā)的過(guò)程。要加大關(guān)鍵核心技術(shù)攻關(guān)，不畏艱難險(xiǎn)阻，勇攀科學(xué)高峰，在量子科技領(lǐng)

域再取得一批高水平原創(chuàng)成果。

經(jīng)驗(yàn)總結(jié)。要系統(tǒng)總結(jié)我國(guó)量子科技發(fā)展的成功經(jīng)驗(yàn)，借鑒國(guó)外的有益做法，找準(zhǔn)我國(guó)

量子科技發(fā)展的切入點(diǎn)和突破口，搶占量子科技國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)制高點(diǎn)，構(gòu)筑發(fā)展新優(yōu)勢(shì)。

未來(lái)，量子科技會(huì)徹底改變我們的生活，給社會(huì)帶來(lái)巨大的紅利，就像10多年前，

我們不會(huì)想到現(xiàn)在的手機(jī)會(huì)有這么多的功能，會(huì)給生活帶來(lái)這么多的可能性，讓我們拭目以

待吧?。ㄐ氯A網(wǎng)思客綜合）

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026量子科技

量子通信玄而不虛

經(jīng)過(guò)百年發(fā)展，看似艱澀難懂的量子力學(xué)理論基礎(chǔ)已十分深厚，與相對(duì)論一樣使物理學(xué)

大廈的基座更加堅(jiān)實(shí)。量子通信是全球科學(xué)界讓這些理論走向?qū)嶋H應(yīng)用的一個(gè)典范，而中國(guó)

的量子衛(wèi)星項(xiàng)目是其中的杰出代表。

理論堅(jiān)實(shí)

起源于上世紀(jì)初的量子力學(xué)用概率描述物理現(xiàn)象，看起來(lái)的確有些“玄”：微觀尺度上的

粒子“可能”在這里又在那里，“可能”同時(shí)向兩個(gè)方向運(yùn)動(dòng)；粒子之間還可以互相糾纏——

通過(guò)某種方式即時(shí)地遠(yuǎn)程感知、影響對(duì)方。

經(jīng)過(guò)愛(ài)因斯坦、玻爾、海森堡、薛定諤等科學(xué)巨擘不斷完善，量子力學(xué)理論初步成形

并持續(xù)發(fā)展。這套看似“不合常理”的理論獲得越來(lái)越多的實(shí)驗(yàn)支持，催生了許多重大發(fā)

明——原子彈、激光、晶體管、核磁共振、全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)等。歐盟2016年宣布將量子

第二章?什么是量子科技？027

技術(shù)作為新的旗艦科研項(xiàng)目時(shí)，將上述成果稱為“第一次量子革命”。

而量子信息技術(shù)是量子力學(xué)的最新發(fā)展，代表了正在興起的“第二次量子革命”，其中最

具代表性的就是量子通信和量子計(jì)算。

量子通信主要解決通信安全性問(wèn)題。傳統(tǒng)信息加密技術(shù)依賴數(shù)學(xué)算法的復(fù)雜性，但隨著

計(jì)算能力的飛速提升，再?gòu)?fù)雜的加密算法也有可能被破解?；凇傲孔用荑€”的量子通信，

則從客觀物理規(guī)律這一根本出發(fā)，做到“絕對(duì)安全”。

比如，量子本身即是最小單元，用一個(gè)光量子傳遞信息時(shí)，竊聽(tīng)者無(wú)法分割出“半個(gè)量

子”來(lái)獲取信息；量子力學(xué)的“測(cè)不準(zhǔn)原理”則約束了竊聽(tīng)行為本身，只要有人試圖測(cè)量量

子，量子的狀態(tài)就自動(dòng)發(fā)生改變，“舉報(bào)”竊聽(tīng)行為；此外，量子的不可克隆性決定了竊聽(tīng)者

無(wú)法精準(zhǔn)復(fù)制量子信息。

因此，用量子做成“密鑰”來(lái)傳遞信息，竊聽(tīng)必然會(huì)被發(fā)現(xiàn)，且加密內(nèi)容不可破譯。

量子通信早已是學(xué)界研究熱點(diǎn)。1997年，一篇關(guān)于“實(shí)驗(yàn)量子隱形傳態(tài)”的論文在英

國(guó)《自然》雜志發(fā)表，經(jīng)層層評(píng)審后還入選“百年物理學(xué)21篇經(jīng)典論文”，潘建偉院士就是

作者之一。他此次獲評(píng)《自然》雜志年度十大科學(xué)人物，也彰顯量子通信受到國(guó)際科學(xué)界高

度關(guān)注。

什么是量子通信？它是量子物理學(xué)和密碼學(xué)相結(jié)合的一門新興學(xué)科，利用量子態(tài)的物理

性質(zhì)為通信雙方提供絕對(duì)安全的通信方式。量子保密通信從量子力學(xué)不確定性原理和量子態(tài)

不可克隆定理出發(fā)，從理論上保證了保密性，即通信雙方能夠監(jiān)測(cè)到竊聽(tīng)者的存在并采取相

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028量子科技

應(yīng)的措施。這一特性是由量子物理的基本原理所保證的，因?yàn)橛^察或者測(cè)量一個(gè)量子系統(tǒng)均

會(huì)造成量子態(tài)的擾動(dòng)，從而造成可以檢測(cè)的反常，提醒通信雙方泄密。量子通信的核心優(yōu)勢(shì)

在于：無(wú)條件安全、高效抗干擾。

實(shí)踐驗(yàn)證

從美國(guó)到歐洲、從頂尖科研機(jī)構(gòu)到科技企業(yè)巨頭，圍繞量子技術(shù)的攻關(guān)已全面展開(kāi)，量

子革命引發(fā)的新一輪科技競(jìng)賽如火如荼。而量子通信也從理論構(gòu)想逐步走向現(xiàn)實(shí)應(yīng)用，中國(guó)

在這方面取得的突破舉世矚目。

今年６月，利用“墨子號(hào)”量子科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星，中國(guó)科研團(tuán)隊(duì)在國(guó)際上率先成功實(shí)現(xiàn)了

千公里級(jí)的星地雙向量子糾纏分發(fā)。這一成果被美國(guó)《科學(xué)》雜志以封面論文形式發(fā)表，獲

稱“兼具潛在實(shí)際應(yīng)用和基礎(chǔ)科學(xué)研究重要性的重大技術(shù)突破”。

９月底，世界首條量子保密通信干線——“京滬干線”正式開(kāi)通，結(jié)合“墨子號(hào)”衛(wèi)星，

中國(guó)科學(xué)院院長(zhǎng)白春禮與奧地利科學(xué)院院長(zhǎng)、量子通信的國(guó)際權(quán)威科學(xué)家安東·蔡林格實(shí)現(xiàn)

了世界首次洲際量子保密通信。

蔡林格此前接受新華社記者采訪時(shí)說(shuō)，中國(guó)在量子通信領(lǐng)域的成就令人矚目?！皭?ài)因斯坦

一定會(huì)對(duì)此感到驚訝，”他笑著說(shuō)，“因?yàn)檫@些量子力學(xué)理論，比如量子糾纏，現(xiàn)在已經(jīng)真的

進(jìn)入實(shí)際應(yīng)用，這超出了愛(ài)因斯坦的預(yù)期?！?/p>

“京滬干線”是一條連接北京、上海，貫穿濟(jì)南和合肥的量子通信骨干網(wǎng)絡(luò)，全長(zhǎng)2000

第二章?什么是量子科技？029

余公里，可滿足上萬(wàn)名用戶的密鑰分發(fā)業(yè)務(wù)需求。通過(guò)這條線路，交通

銀行、工商銀行、阿里巴巴集團(tuán)也實(shí)現(xiàn)了京滬異地?cái)?shù)據(jù)的量子加密傳輸

等應(yīng)用。

蔡林格預(yù)計(jì)，未來(lái)20年內(nèi)，量子通信技術(shù)有望在世界范圍內(nèi)廣泛應(yīng)

（量子計(jì)算，未來(lái)計(jì)

用，將來(lái)甚至可能出現(xiàn)“量子互聯(lián)網(wǎng)”，而量子計(jì)算機(jī)、量子互聯(lián)網(wǎng)、量算技術(shù)的“心臟”）

子衛(wèi)星將被一起應(yīng)用，為未來(lái)新科技打下基礎(chǔ)。（新華社記者劉石磊）

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030量子科技

量子科技產(chǎn)業(yè)化：“無(wú)人區(qū)”里“加速跑”

最有知名度的是量子通信，最有想象力的是量子計(jì)算，最有可能先實(shí)用化的是量子測(cè)

量……在這片量子產(chǎn)業(yè)“無(wú)人區(qū)”里，一批中國(guó)企業(yè)正與國(guó)外企業(yè)站在同一起點(diǎn)，為擁抱產(chǎn)

業(yè)化浪潮加速“奔跑”。

量子通信：從“天地一體化”走向大眾生活

早上9點(diǎn)，在位于安徽合肥高新區(qū)的科大國(guó)盾量子技術(shù)股份有限公司，表面貼裝生產(chǎn)車

間已開(kāi)始運(yùn)轉(zhuǎn)，經(jīng)過(guò)光學(xué)檢測(cè)后的電路板，正堆疊起來(lái)等待下一步工序。

作為在科創(chuàng)板上市的“量子科技第一股”，國(guó)盾量子創(chuàng)立已有十多年。公司生產(chǎn)負(fù)責(zé)人徐

炎介紹，為保障國(guó)家廣域量子保密通信骨干網(wǎng)絡(luò)一期項(xiàng)目相關(guān)設(shè)備在今年底前按時(shí)交付，公

司已連續(xù)多日加班加點(diǎn)。

近年來(lái)成功研制“墨子號(hào)”量子衛(wèi)星與量子通信“京滬干線”，使中國(guó)成為世界量子通信

第二章?什么是量子科技？031

應(yīng)用的領(lǐng)先者。兩者結(jié)合，中國(guó)與奧地利實(shí)現(xiàn)了世界首次洲際量子保密通信，標(biāo)志著構(gòu)建出

天地一體化的廣域量子通信網(wǎng)絡(luò)雛形。

目前，量子通信的產(chǎn)業(yè)化方向主要在“保密通信”，與傳統(tǒng)通信相結(jié)合，提高信息傳輸?shù)?/p>

安全性。

“基于量子的‘不可克隆定理’，量子通信能夠?qū)崿F(xiàn)不怕破解的長(zhǎng)期安全?！眹?guó)盾量子總裁

趙勇說(shuō)，未來(lái)將量子計(jì)算、量子測(cè)量等功能融入，最終可實(shí)現(xiàn)高安全性的“量子互聯(lián)網(wǎng)”。

“我們正在與通信、金融等行業(yè)深度合作，開(kāi)發(fā)更經(jīng)濟(jì)、更便于終端接入的軟硬件產(chǎn)品，

拓展2C端用戶。”國(guó)盾量子解決方案經(jīng)理張如通說(shuō)，他們已開(kāi)發(fā)出量子安全U盾、安全手機(jī)

等，未來(lái)將有更多產(chǎn)品走入大眾生活。

量子計(jì)算：日夜兼程攻關(guān)“超級(jí)機(jī)器”

2020年9月，我國(guó)首個(gè)6比特超導(dǎo)量子計(jì)算云平臺(tái)正式上線，由中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)郭

光燦院士團(tuán)隊(duì)的成果轉(zhuǎn)化企業(yè)合肥本源量子計(jì)算科技有限公司研發(fā)，基于自主研發(fā)的量子計(jì)

算機(jī)“悟源”，保真度、相干時(shí)間等技術(shù)指標(biāo)達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平。

對(duì)大眾來(lái)說(shuō)，量子計(jì)算是一個(gè)新奇事物。相比電子計(jì)算機(jī)，量子計(jì)算機(jī)理論上運(yùn)算能力

將有指數(shù)級(jí)增長(zhǎng)，在密碼分析、氣象預(yù)報(bào)、石油勘探、藥物設(shè)計(jì)等領(lǐng)域很有前景，被認(rèn)為將

是下一代信息革命的關(guān)鍵動(dòng)力。

但研制難度超乎想象?！傲孔佑?jì)算對(duì)環(huán)境要求特別高，不僅要超低溫，還要‘超潔凈’，

▲2020年5，工作人員在中科院量子信息與量子科技創(chuàng)新研究院

建設(shè)工地安裝玻璃幕墻（無(wú)人機(jī)照片）。中科院量子信息與量子科技

創(chuàng)新研究院形如愛(ài)因斯坦提出的光量子假說(shuō)公式“E=hv”，將承載

我國(guó)首個(gè)“天地一體化”的量子實(shí)驗(yàn)室。（新華社發(fā)黃博涵攝）

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034量子科技

極其微弱的噪聲、光線、磁場(chǎng)和微小顆粒都會(huì)擾亂信號(hào)，整個(gè)系統(tǒng)非常復(fù)雜、困難。”本源公

司輪值董事長(zhǎng)孔偉成比喻，研制量子計(jì)算機(jī)就像“用一個(gè)一個(gè)的原子壘起一座金字塔”。

十幾年來(lái)，在中科大的實(shí)驗(yàn)室里，有一批科研人員為了量子計(jì)算機(jī)的夢(mèng)想日夜奮斗。他

們先后實(shí)現(xiàn)了單比特、2比特、3比特、6比特的量子芯片，開(kāi)發(fā)出量子測(cè)控一體機(jī)、量子編

程語(yǔ)言QRunes。他們?nèi)〉昧藝?guó)內(nèi)多項(xiàng)零的突破，跟上了國(guó)際先進(jìn)科研機(jī)構(gòu)的節(jié)奏。

“從早晨7點(diǎn)到晚上12點(diǎn)，我們每天都有人在實(shí)驗(yàn)室?！北驹垂靖笨偛脧堓x說(shuō)，他們

正在研發(fā)下一代量子芯片，預(yù)計(jì)明年底推出20比特的量子計(jì)算機(jī)，未來(lái)3年實(shí)現(xiàn)50比特到

100比特的量子計(jì)算機(jī)。

量子測(cè)量：“原子級(jí)”精密產(chǎn)業(yè)見(jiàn)曙光

相比量子通信、量子計(jì)算，量子測(cè)量顯得更為神秘。它的應(yīng)用涵蓋科研、醫(yī)療、地質(zhì)、

能源、災(zāi)害預(yù)防等。

國(guó)儀量子（合肥）技術(shù)有限公司是國(guó)內(nèi)最早成立的量子測(cè)量企業(yè)，技術(shù)源于中科院院士

杜江峰領(lǐng)導(dǎo)的科研團(tuán)隊(duì)。

“量子測(cè)量的精度可以達(dá)到原子量級(jí)?！眹?guó)儀公司副總經(jīng)理張偉介紹，傳統(tǒng)測(cè)量技術(shù)最小

只能探測(cè)到微米量級(jí)，而量子技術(shù)可以精細(xì)千倍、萬(wàn)倍到納米、亞納米量級(jí)，帶來(lái)革命性的

技術(shù)進(jìn)步。

比如將量子測(cè)量用于電網(wǎng)，可以精確監(jiān)測(cè)電流、電壓。用于探礦，可以邊鉆井邊測(cè)量周

第二章?什么是量子科技？035

▲

上圖為1958年，中國(guó)科學(xué)院計(jì)算

技術(shù)研究所和有關(guān)單位在蘇聯(lián)的技術(shù)

援助下試制成功我國(guó)第一臺(tái)通用電子

計(jì)算機(jī)——“八一”型電子計(jì)算機(jī)。

這是工作人員在觀察運(yùn)行工作中的通

用電子計(jì)算機(jī)（新華社記者李基祿

攝）；下圖為2019年4月24日，在

國(guó)家超級(jí)計(jì)算天津中心“天河三號(hào)”

原型機(jī)機(jī)房?jī)?nèi)，國(guó)家超級(jí)計(jì)算天津中

心應(yīng)用研發(fā)部部長(zhǎng)孟祥飛（左）和同

事一起巡查（新華社記者李然攝）。

從依靠國(guó)外援助生產(chǎn)出中國(guó)第一臺(tái)計(jì)

算機(jī)，到今天完全由我國(guó)自主研發(fā)的

新一代百億億次超級(jí)計(jì)算機(jī)——“天

河三號(hào)”原型機(jī)，一代代中國(guó)計(jì)算機(jī)

人懷揣理想與信念，為推動(dòng)我國(guó)科技

事業(yè)發(fā)展不斷拼搏努力、克難攻堅(jiān)。

在2019年發(fā)布的新一期全球超級(jí)計(jì)

算機(jī)500強(qiáng)榜單上，中國(guó)超算上榜數(shù)

量蟬聯(lián)第一，中國(guó)在超算領(lǐng)域的創(chuàng)新

能力備受國(guó)際業(yè)界關(guān)注。（新華社發(fā)）

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036量子科技

邊地質(zhì)成分。用于醫(yī)療，可以精確分析血液微量物質(zhì)含量。

目前在量子領(lǐng)域，中國(guó)的論文和專利數(shù)量位居全球第二位。國(guó)內(nèi)外的量子測(cè)量研究都剛

從實(shí)驗(yàn)室走向市場(chǎng)，大家處于同一起跑線。

國(guó)儀量子開(kāi)發(fā)的脈沖式電子順磁共振波譜儀等產(chǎn)品已上市，與能源和電力行業(yè)進(jìn)行了合

作研發(fā)。

“現(xiàn)在量子測(cè)量設(shè)備在體積、功耗等方面尚存不足，需要加強(qiáng)研發(fā)，也需要培育一批配套

企業(yè)，形成產(chǎn)業(yè)鏈共同提高工程化水平?！睆垈フf(shuō)，公司現(xiàn)在全力以赴往前沖，不斷有新技術(shù)

冒出來(lái)，相信產(chǎn)業(yè)前景將是一片藍(lán)海。（新華社記者徐海濤、汪奧娜、馬姝瑞）

第二章?什么是量子科技？037

量子互聯(lián)網(wǎng)會(huì)取代傳統(tǒng)互聯(lián)網(wǎng)嗎？

信息搜索、收發(fā)郵件、視頻會(huì)議……我們的日常生活已經(jīng)與互聯(lián)網(wǎng)密不可分。距離互聯(lián)

網(wǎng)的前身、美國(guó)軍方組建的“阿帕網(wǎng)”誕生已逾半個(gè)世紀(jì)，量子互聯(lián)網(wǎng)這一新興技術(shù)名詞最

近又頻頻出現(xiàn)在美歐科技戰(zhàn)略規(guī)劃中。它將給當(dāng)下互聯(lián)互通的世界帶來(lái)哪些顛覆性變化？未

來(lái)是否有取代傳統(tǒng)互聯(lián)網(wǎng)的可能？

量子互聯(lián)網(wǎng)會(huì)取代傳統(tǒng)互聯(lián)網(wǎng)嗎

在“互聯(lián)網(wǎng)”的基礎(chǔ)上疊加了“量子”概念，究竟與傳統(tǒng)互聯(lián)網(wǎng)有何不同？

簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，量子互聯(lián)網(wǎng)利用了量子物理學(xué)的獨(dú)特原理，與今天使用的傳統(tǒng)互聯(lián)網(wǎng)有本

質(zhì)差異。相關(guān)專家認(rèn)為，可將量子互聯(lián)網(wǎng)視為由多個(gè)量子計(jì)算機(jī)或其他量子器件組成的廣大

網(wǎng)絡(luò)，核心功能是能完全實(shí)現(xiàn)任意節(jié)點(diǎn)之間的量子信息傳遞，從而開(kāi)啟全量子信息處理的新

時(shí)代。

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038量子科技

這里還需打破一個(gè)誤解，量子互聯(lián)網(wǎng)與傳統(tǒng)互聯(lián)網(wǎng)是互補(bǔ)關(guān)系，而非替代關(guān)系。荷蘭代

爾夫特理工大學(xué)研究團(tuán)隊(duì)曾在美國(guó)《科學(xué)》雜志發(fā)表一篇關(guān)于量子互聯(lián)網(wǎng)的綜述。綜述稱，

量子互聯(lián)網(wǎng)將和人們今天使用的經(jīng)典互聯(lián)網(wǎng)協(xié)同發(fā)展，通過(guò)連接量子信息處理器，可獲得經(jīng)

典信息處理器無(wú)法具備的能力。

百度研究院量子計(jì)算研究所所長(zhǎng)段潤(rùn)堯在接受新華社記者專訪時(shí)介紹，量子互聯(lián)網(wǎng)在傳

輸速度、信道容量以及安全性等方面具有較大優(yōu)勢(shì)，可進(jìn)一步提升傳統(tǒng)互聯(lián)網(wǎng)在這些方面的

性能。此外，傳統(tǒng)互聯(lián)網(wǎng)作為經(jīng)典通信最重要的基礎(chǔ)設(shè)施，也將持續(xù)在量子互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代扮演

關(guān)鍵角色。

量子互聯(lián)網(wǎng)最核心的技術(shù)基礎(chǔ)還是高可靠的量子通信，即構(gòu)建足夠高質(zhì)量的量子通信信

道來(lái)實(shí)現(xiàn)量子信息的高保真度長(zhǎng)程傳輸。正如目前廣泛使用的傳統(tǒng)互聯(lián)網(wǎng)需要路由器、交換

機(jī)等基礎(chǔ)設(shè)施，量子互聯(lián)網(wǎng)的實(shí)現(xiàn)也需要量子中繼器、量子路由器、量子存儲(chǔ)器等核心技術(shù)

器件。

量子互聯(lián)網(wǎng)未來(lái)應(yīng)用前景如何

相關(guān)專家認(rèn)為，從現(xiàn)在到今后約5至7年內(nèi)，量子互聯(lián)網(wǎng)的主要應(yīng)用是量子通信技術(shù)對(duì)

傳統(tǒng)互聯(lián)網(wǎng)的“賦能”，集中在國(guó)家安全、金融安全及其他高度依賴安全通信的領(lǐng)域。段潤(rùn)堯

說(shuō)，這方面的代表性技術(shù)還是量子密鑰分發(fā)（QKD）。之后，隨著量子糾纏分發(fā)和量子計(jì)算

等技術(shù)的逐步完善，量子云服務(wù)會(huì)日益普遍，普通用戶也可使用遠(yuǎn)程的大規(guī)模量子計(jì)算機(jī)。

第二章?什么是量子科技？039

此外，利用量子互聯(lián)網(wǎng)還有望實(shí)現(xiàn)全新傳感技術(shù)，在軍事國(guó)防中有較大應(yīng)用潛力。北京

理工大學(xué)物理學(xué)院量子技術(shù)研究中心教授尹璋琦介紹，量子互聯(lián)網(wǎng)能夠帶來(lái)傳感靈敏度的極

大提升。例如，利用量子網(wǎng)絡(luò)所實(shí)現(xiàn)的時(shí)間基準(zhǔn)一旦用于北斗全球定位系統(tǒng)，將會(huì)極大提升

其授時(shí)、定位精度與安全性。

不過(guò)，段潤(rùn)堯估計(jì)，要實(shí)現(xiàn)全聯(lián)通的大規(guī)模量子通信需10年以上，這高度依賴量子計(jì)

算的實(shí)際進(jìn)展。由于我們對(duì)量子計(jì)算的能力和應(yīng)用還有待認(rèn)識(shí)，到那時(shí)量子互聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用就

更需“大膽想象”。比如，或許可以遠(yuǎn)程實(shí)現(xiàn)醫(yī)療樣本的高精度采樣和傳遞，從而在一定意義

上消除醫(yī)療資源等在物理空間上的分布限制。另一潛在應(yīng)用是將通信網(wǎng)絡(luò)的范圍擴(kuò)展到地球

之外的太空，借助量子計(jì)算和量子通信技術(shù)揭開(kāi)宇宙更多的奧秘。

美歐加緊布局量子互聯(lián)網(wǎng)建設(shè)

美國(guó)和歐洲已意識(shí)到了量子互聯(lián)網(wǎng)的上述重大戰(zhàn)略意義，率先在政府層面出臺(tái)了相關(guān)

規(guī)劃。

歐盟“量子旗艦計(jì)劃”官網(wǎng)今年3月發(fā)布《戰(zhàn)略研究議程》報(bào)告。報(bào)告稱，未來(lái)3年將

推動(dòng)建設(shè)歐洲范圍的量子通信網(wǎng)絡(luò)，完善和擴(kuò)展現(xiàn)有數(shù)字基礎(chǔ)設(shè)施，為未來(lái)的量子互聯(lián)網(wǎng)發(fā)

展奠定基礎(chǔ)。

2020年7月，美國(guó)能源部公布了量子互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的戰(zhàn)略藍(lán)圖，提出要確保美國(guó)處于全

球量子競(jìng)賽的前列，引領(lǐng)通信新時(shí)代。美國(guó)能源部下屬各國(guó)家實(shí)驗(yàn)室、大學(xué)及工業(yè)界人士今

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040量子科技

年2月在紐約制定了這份戰(zhàn)略藍(lán)圖，內(nèi)容包括要完成的核心研究、工程和設(shè)計(jì)瓶頸以及近期

要達(dá)成的目標(biāo)。能源部下屬的17個(gè)國(guó)家實(shí)驗(yàn)室將聯(lián)網(wǎng)成為未來(lái)量子互聯(lián)網(wǎng)的骨干網(wǎng)，然后

逐漸加入大學(xué)、私營(yíng)企業(yè)等。

尹璋琦說(shuō)，這份路線圖是美國(guó)國(guó)家量子戰(zhàn)略的產(chǎn)物?！霸诿绹?guó)政府看來(lái)，量子互聯(lián)網(wǎng)實(shí)

現(xiàn)的意義與1969年美國(guó)國(guó)防部高級(jí)研究項(xiàng)目局（DARPA）資助實(shí)現(xiàn)的全球首個(gè)網(wǎng)絡(luò)‘阿帕

網(wǎng)’是可以比擬的?！保ㄐ氯A社記者彭茜）

第二章?什么是量子科技？041

量子科技應(yīng)用前景廣泛，但還有很長(zhǎng)的路要走

2020浦江創(chuàng)新論壇開(kāi)幕式及全體大會(huì)10月22日在上海舉行。國(guó)家

自然科學(xué)基金委員會(huì)副主任、北京大學(xué)物理學(xué)院教授、中國(guó)科學(xué)院院士謝

心澄在接受新華網(wǎng)專訪時(shí)說(shuō)，量子科技話題火熱，因?yàn)榈拇_有很廣泛的應(yīng)

用前景。

（掃描觀看視頻）

據(jù)謝心澄介紹，量子理論實(shí)際上已經(jīng)有100年的歷史，晶體管、激

光等重大發(fā)明都是量子理論的產(chǎn)物，它們?yōu)槿祟悗?lái)了現(xiàn)代信息社會(huì)。當(dāng)前的第二次量子革

命科技熱潮，以量子信息科技發(fā)展為代表，涉及對(duì)量子理論更加深入的發(fā)展和應(yīng)用，可能帶

來(lái)更大的影響，所以再次引起大家關(guān)注。

量子信息技術(shù)具有廣泛的應(yīng)用前景，未來(lái)可能與民生緊密相關(guān)。比如，量子計(jì)算在量子化學(xué)

模擬、藥物研發(fā)等方面將發(fā)揮作用?！盎瘜W(xué)過(guò)程對(duì)經(jīng)典計(jì)算機(jī)來(lái)說(shuō)是極具挑戰(zhàn)的任務(wù)，因此藥物

研發(fā)初期通常過(guò)程非常漫長(zhǎng)，如使用量子計(jì)算模擬，則有可能顯著地節(jié)約研發(fā)時(shí)間?！敝x心澄說(shuō)。

新華社記者帶你探秘

042量子科技

▲國(guó)家自然科學(xué)基金委員會(huì)副主任、北京大學(xué)物理學(xué)院教授、中國(guó)科學(xué)院院士謝心澄接受新華網(wǎng)專訪（新華網(wǎng)?周靖杰攝）

在某些特定的問(wèn)題上，量子計(jì)算機(jī)的速度要比最強(qiáng)大的經(jīng)典計(jì)算機(jī)快很多倍，這讓大眾

看到量子計(jì)算的能力。但謝心澄認(rèn)為，距離實(shí)現(xiàn)成熟、實(shí)用化的量子計(jì)算機(jī)這一最終目標(biāo)，

未來(lái)還有很長(zhǎng)的路要走。（新華網(wǎng)記者趙秋玥）

Chapter

03

第三章

量子科技競(jìng)爭(zhēng)

新華社記者帶你探秘

044量子科技

全球“量子霸權(quán)”爭(zhēng)奪戰(zhàn)觀察

誰(shuí)先奪取“量子霸權(quán)”，誰(shuí)就掌握了技術(shù)制高點(diǎn)、標(biāo)準(zhǔn)制定權(quán)和輿論主導(dǎo)權(quán)，在產(chǎn)業(yè)競(jìng)爭(zhēng)

中占據(jù)有利地位。

“誰(shuí)先開(kāi)發(fā)出量子計(jì)算機(jī)，沒(méi)有的國(guó)家，就有可能經(jīng)歷一場(chǎng)國(guó)家安全噩夢(mèng)?！?/p>

以企業(yè)和科研機(jī)構(gòu)為先導(dǎo)，世界主要科技國(guó)家均已“參戰(zhàn)”。

與量子通信的全面領(lǐng)先相比，中國(guó)的量子計(jì)算雖整體處于“第一陣營(yíng)”，但只有個(gè)別方向

“領(lǐng)跑”、大多處于“跟跑”。

因?yàn)榱孔?，?guó)際IT巨頭近期集體“躁動(dòng)”了。繼2017年年底IBM搶先發(fā)布“50比特量

子計(jì)算機(jī)樣機(jī)”、英特爾于2018年年初發(fā)布“49比特量子芯片”后，仍在研制的谷歌和微軟

的“新量子武器”，日前已迫不及待“放風(fēng)卡位”，稱幾周內(nèi)將公布“里程碑式”重大成果。

這是一場(chǎng)關(guān)乎未來(lái)的信息生產(chǎn)力之戰(zhàn)。IT巨頭們急于搶占的是第一制高點(diǎn)：量子霸權(quán)。

在量子理論誕生118年之后，“第二次量子革命”的競(jìng)爭(zhēng)進(jìn)入關(guān)鍵階段。目前，以企業(yè)和科研

第三章?量子科技競(jìng)爭(zhēng)045

機(jī)構(gòu)為先導(dǎo)，世界主要科技國(guó)家均已“參戰(zhàn)”。

量子理論發(fā)軔于1900年，當(dāng)時(shí)的中國(guó)只能做看客；在20世紀(jì)下半葉“第一次量子革命”

催生、興起至今的信息科技浪潮中，中國(guó)成為“后發(fā)快跑”的追趕者；在第二次量子革命的

臨界點(diǎn)、加速段、窗口期，“中國(guó)量子軍團(tuán)”能否成為破門者、引領(lǐng)者、勝利者？

新世界顛覆舊秩序的轉(zhuǎn)折點(diǎn)

相比傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)，量子計(jì)算機(jī)是一種原理上的顛覆式超越。

20世紀(jì)80年代，諾貝爾獎(jiǎng)獲得者理查德·費(fèi)曼等人提出構(gòu)想，基于兩個(gè)奇特的量子特

性——量子疊加和量子糾纏構(gòu)建“量子計(jì)算”。

傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)通過(guò)控制晶體管的高低電平，決定一個(gè)比特是“1”還是“0”，組成數(shù)據(jù)序

列串行處理。

而疊加性讓一個(gè)量子比特可以同時(shí)具備“1”和“0”兩種狀態(tài)，糾纏性可以讓多個(gè)比特

共享狀態(tài)，創(chuàng)造出“超級(jí)疊加”的量子并行計(jì)算，計(jì)算能力隨比特?cái)?shù)增加呈指數(shù)級(jí)增長(zhǎng)。

理論上講，量子計(jì)算機(jī)可以將傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)數(shù)萬(wàn)年才能處理的復(fù)雜問(wèn)題，幾秒鐘就解決。

擁有300個(gè)量子比特，就能支持比宇宙中所有粒子數(shù)量更多的并行計(jì)算。

而量子霸權(quán)，正是新世界顛覆舊秩序的標(biāo)志性轉(zhuǎn)折點(diǎn)。這個(gè)“靶點(diǎn)”2011年由美國(guó)物理

學(xué)家提出，意指當(dāng)量子計(jì)算機(jī)發(fā)展到50個(gè)比特時(shí)，計(jì)算能力將超越全球最快的傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)，

實(shí)現(xiàn)“稱霸”。

新華社記者帶你探秘

046量子科技

誰(shuí)先奪取“量子霸權(quán)”，誰(shuí)就掌握了技術(shù)制

高點(diǎn)、標(biāo)準(zhǔn)制定權(quán)和輿論主導(dǎo)權(quán)，在產(chǎn)業(yè)競(jìng)爭(zhēng)

中占據(jù)有利地位。

這就是IBM、英特爾等企業(yè)急于推出50

和49量子比特成果，并引起國(guó)際高度關(guān)注的

原因。

“霸權(quán)”競(jìng)爭(zhēng)日趨激烈

宣布重大突破的IBM和英特爾，是否已經(jīng)

實(shí)現(xiàn)或逼近量子霸權(quán)？答案是并沒(méi)有。

▲

2017年5月3日，中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)陸朝陽(yáng)教授（中）和

學(xué)生們?cè)谥锌圃毫孔有畔⒑土孔涌萍紕?chuàng)新研究院上海實(shí)驗(yàn)室檢

查光量子計(jì)算機(jī)的運(yùn)行情況。當(dāng)日，中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)潘建偉

院士在上海宣布，我國(guó)科研團(tuán)隊(duì)成功構(gòu)建的光量子計(jì)算機(jī)，首

次演示了超越早期經(jīng)典計(jì)算機(jī)的量子計(jì)算能力。實(shí)驗(yàn)測(cè)試表明，

該原型機(jī)的取樣速度比國(guó)際同行類似的實(shí)驗(yàn)加快至少24000

倍，通過(guò)和經(jīng)典算法比較，也比人類歷史上第一臺(tái)電子管計(jì)算

機(jī)和第一臺(tái)晶體管計(jì)算機(jī)運(yùn)行速度快10倍至100倍。（新華社

記者?金立旺攝）

第三章?量子科技競(jìng)爭(zhēng)047

新華社記者帶你探秘

048量子科技

數(shù)量夠了，質(zhì)量不夠。多位業(yè)內(nèi)專家介紹，量子霸權(quán)所指的50個(gè)比特，數(shù)量是一方面，

更要看量子糾纏操縱精度、相干特性、邏輯門保真度等指標(biāo)，這才是主要難點(diǎn)。

“實(shí)現(xiàn)量子霸權(quán)至少有兩個(gè)關(guān)鍵技術(shù)：比特?cái)?shù)和糾錯(cuò)容錯(cuò)能力，不能保持脆弱的量子相干

性，無(wú)法實(shí)現(xiàn)真正意義上的量子計(jì)算?！敝锌圃涸菏?、中科院量子信息重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室主任郭光燦

介紹說(shuō)，近年來(lái)量子比特?cái)?shù)研究進(jìn)展較快，但糾錯(cuò)容錯(cuò)能力進(jìn)展緩慢。

美國(guó)得州大學(xué)奧斯汀分校量子信息中心主任斯科特·阿倫森表示，量子數(shù)量遠(yuǎn)不是唯一

的關(guān)鍵因素，加拿大D-Wave公司的產(chǎn)品已實(shí)現(xiàn)了2000個(gè)量子比特，但這些量子位似乎沒(méi)

有足夠長(zhǎng)的相干時(shí)間，以至于該產(chǎn)品并沒(méi)有明顯勝過(guò)傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)。

“樣機(jī)”和“測(cè)試芯片”未獲認(rèn)可。2017年度菲涅爾獎(jiǎng)獲得者、中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)教授

陸朝陽(yáng)認(rèn)為，IBM發(fā)布的是“樣機(jī)”，沒(méi)有公布有價(jià)值的測(cè)試結(jié)果，并不被學(xué)界認(rèn)可。只有

經(jīng)過(guò)嚴(yán)格的同行評(píng)議并在國(guó)際學(xué)術(shù)期刊上發(fā)表測(cè)試結(jié)果，才具權(quán)威性。

國(guó)家“超級(jí)973”固態(tài)量子芯片項(xiàng)目首席科學(xué)家郭國(guó)平認(rèn)為，英特爾發(fā)布的是測(cè)試芯片，

測(cè)試結(jié)果還未可知。從英特爾的技術(shù)方案來(lái)看，實(shí)現(xiàn)量子霸權(quán)還有很長(zhǎng)的路要走。

“稱霸門檻”已經(jīng)提高。量子霸權(quán)的指標(biāo)定為50個(gè)比特，是因?yàn)楫?dāng)時(shí)認(rèn)為模擬49量子

比特是傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)的極限。但去年10月，在美國(guó)勞倫斯·利弗莫爾國(guó)家實(shí)驗(yàn)室的傳統(tǒng)計(jì)算

機(jī)上，成功模擬了56比特的量子計(jì)算機(jī)。

《瞭望》新聞周刊記者獲悉，近期中國(guó)的一個(gè)量子研究組再次刷新紀(jì)錄，可模擬超過(guò)60

個(gè)比特的量子計(jì)算。這意味著，量子霸權(quán)的“門檻”已提高到60個(gè)以上，未來(lái)還可能提高。

第三章?量子科技競(jìng)爭(zhēng)049

受訪學(xué)者們認(rèn)為，幾大IT巨頭密集發(fā)布量子計(jì)算進(jìn)展，很大程度上是出于商業(yè)目的，爭(zhēng)

奪行業(yè)話語(yǔ)權(quán)和公眾眼球。但從側(cè)面也表明，量子計(jì)算加速發(fā)展，國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)日趨激烈。

多國(guó)投入“戰(zhàn)局”

盡管還未實(shí)現(xiàn)量子稱霸，但主流觀點(diǎn)認(rèn)為，量子霸權(quán)時(shí)代必然會(huì)到來(lái)，這是一場(chǎng)誰(shuí)都輸

不起的競(jìng)爭(zhēng)。

在信息時(shí)代，量子計(jì)算技術(shù)一旦突破，掌握這種能力的國(guó)家，會(huì)在經(jīng)濟(jì)、軍事、科研、

安全等領(lǐng)域迅速建立全方位優(yōu)勢(shì)。

“如果說(shuō)傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)是機(jī)關(guān)槍，量子計(jì)算機(jī)就像核武器。”中科院院士、中國(guó)科學(xué)技術(shù)大

學(xué)常務(wù)副校長(zhǎng)潘建偉說(shuō)。

美國(guó)馬里蘭大學(xué)教授克里斯托弗·門羅表示，“誰(shuí)先開(kāi)發(fā)出量子計(jì)算機(jī)，沒(méi)有的國(guó)家，就

有可能經(jīng)歷一場(chǎng)國(guó)家安全噩夢(mèng)。”

近年來(lái)，多個(gè)國(guó)家投入巨資啟動(dòng)量子計(jì)算研發(fā)。

2017年10月，美國(guó)國(guó)會(huì)舉辦聽(tīng)證會(huì)，討論如何確?！懊绹?guó)在量子技術(shù)領(lǐng)域的領(lǐng)先地

位”。IBM投入30億美元研發(fā)量子計(jì)算等下一代芯片，微軟公司與多所大學(xué)共建量子實(shí)驗(yàn)室。

歐盟從2018年開(kāi)始，投入10億歐元實(shí)施“量子旗艦”計(jì)劃。英國(guó)在牛津大學(xué)等高校建

立量子研究中心，投入約2.5億美元培養(yǎng)人才。荷蘭向代爾夫特理工大學(xué)投資1.4億美元研

究量子計(jì)算。

新華社記者帶你探秘

050量子科技

▲2017年1月19日，在加

拿大溫哥華科學(xué)館，人們參

觀量子科學(xué)展。量子科學(xué)展