“量子科技是顛覆性的技術(shù)，可大幅度提升算力，增強(qiáng)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(diǎn)，點(diǎn)燃了“第二次量子革命”，將對世界經(jīng)濟(jì)發(fā)展、社會進(jìn)步和人類生產(chǎn)生活產(chǎn)生深遠(yuǎn)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(rèn)為，量子科技在諸多領(lǐng)域產(chǎn)生了革命性影響。基礎(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(jìn)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。”北京大學(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(jì)算發(fā)展非常迅速，正從實(shí)驗(yàn)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(dāng)時僅僅5個量子比特。IBM計(jì)劃在2023年做到1000多個量子比特，10年后實(shí)現(xiàn)通用計(jì)算機(jī)的應(yīng)用。

郭光燦介紹說，我國于2019年實(shí)現(xiàn)6量子比特在線平臺，2020年做出第一臺商用機(jī)24量子比特，計(jì)劃在2025年做到1024比特的量子計(jì)算機(jī)。

“量子科技能滿足國家的戰(zhàn)略發(fā)展和經(jīng)濟(jì)發(fā)展的迫切需求。特別是對北京來講，其意義更加重大。”龍桂魯稱，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(jìn)全球的科技創(chuàng)新。“北京的科研力量非常雄厚。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(shí)用化量子機(jī)械通信量機(jī)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(jìn)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(jì)5年后，可以實(shí)現(xiàn)基于量子中機(jī)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(dá)到1毫秒，量子比特?cái)?shù)達(dá)到1000個，這也是國際上追求的目標(biāo)。

“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(rèn)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(rèn)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(jī)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(jìn)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(jī)理問題上。

“ 另外在過去十幾年里面，拓?fù)淞孔游飸B(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?fù)淞孔游飸B(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(jì)算機(jī)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?yàn)槌司唧w研究的課題之外，機(jī)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(jìn)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。”袁之良說，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(jī)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(jìn)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。”袁之良表示。

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?yàn)檎麄€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》