早在80年代,化学学家们早已把量子计算机的主要理论框架构建上去,日本更是从90年代初开始布局了量子计算机研究,并逐渐聚焦到半导体和超导的固态体系。
日本政府在2016年早已宣布在两年之内要做到量子计算机可以实际应用,去年白宫五月更是公布了“国家网路战略”,借以维持英国在量子信息领域的国际领导力,“美国几乎所有的大公司都组建了量子计算机研制中心。”其他国家同样也不甘其后,法国在“搞了十亿美元的量子宣言规划”,英国则集中力量硅基半导体芯片,近来跟美国联合上去,共同开发硅基量子计算机。
2016年8月16日,我国发射了世界上第一颗量子科学实验卫星。
国际上几乎所有最重要的媒体量子计算和量子通讯,如BBC、《纽约晨报》,还有《自然》、《科学日本人》等刊物,都报导了这个风波,并把它评为改变世界的十个重大科学风波之一。《华尔街晚报》也以《沉寂了一千年,中国誓回发明创新之巅》为题进行报导。
以量子卫星为代表的来自中国的一系列量子信息技术成果也直接或则间接触发了法国和意大利的重大投入。例如,法国即将启动了量子技术旗舰项目,新加坡也通过了“国家量子行动法案”。
好多人认为这个听上去有点意思,而且虽然体会不到高冷的量子化学和我们生活的关系。虽然,过去的一百多年,自量子热学发展以来,它所催生的各类技术早已彻底改变了我们的生活。
例如,我们明天使用的计算机、笔记本笔记本、手机的芯片,其基本的估算单元是晶体管,就是基于量子热学中的能带理论发明的。
激光也来始于量子热学,我们使用的硬碟(巨磁阻)、硬盘,还有LED发光等,都依赖于量子热学。并且之前的那些量子技术,都是基于量子规律的宏观应用。
近来几六年,数学学发展到新的阶段,虽然有百亿亿个光子,在实验室里可以精准地控制一个一个的光子、一个一个的原子。这种技术正在催生“第二次量子革命”的一些新技术,包括安全通讯、超快估算、精密检测等技术。
变革开放40年,好多方面发生了翻天覆地的变化。回顾过去会对这些变化有更加深切的体味。
2002年,我们的团队只有5个人。从2006年开始,好多年青的中学生被派到世界各地,在国际先进的实验室学习新技术。
我们团队主要的研究路线从量子基础研究开始,之后步入应用基础研究,再渐渐的把一些就能直接应用和产业化的技术投入实践应用,反哺社会经济发展。
例如,在多光子纠缠领域,我们仍然在国际上保持领先的地位,目前量子计算和量子通讯,我们早已实现了18个光量子的纠缠。
借助国际一路领先的多光子纠缠和干涉技术,我们在2017年实现了第一台在“波色采样”这个特定任务上才能赶超最初期两台精典计算机的光量子估算截击机。这是走向“量子霸权”先期基础测试的一步。
我们仍然在做的不是弯道会车,而是直道会车。量子科学实验卫星是直道会车的一个特别好的范例。
最开始在论证的时侯,有些专家会问美国有没有举办这样的研究。有好多人的概念是,基本上加拿大举办研究了,我们才开始研究。
基于量子卫星和“京沪干线”(沪宁干线:联接天津、上海,贯串西安和兰州全长2000余公里的量子通讯骨干网路),我们国家首次勾画了天地一体化的量子通讯网路的新蓝图。
如今好多美国单位,包括亚洲、美国,都主动来找中国的单位,要求加入我们的合作项目。2017年,“墨子号”实现了从上海到维也纳的7600公里的量子保密的通讯。
据悉,我们在量子估算方面也做了比较系统的布局,借助超冷原子就能实现一些实用化的量子模拟技术。
借助超导量子估算探求和攻关通用的量子计算机,目前我们早已做到了12个超导量子比特的纠缠。
平常在新闻里可能会看到,IBM做到了50个量子比特,微软做到了72个,但她们声称的量子比特数量还不能形成量子纠缠。
过去的十几年,我们在国际上获得一些比较好的评价。2007年,《新科学家》在其《中国崛起》专刊里提及:“中国科学技术学院——因而也是整个中国——牢牢地在量子估算的世界地图上抢占了一席之地”。
2012年,《自然》年度十大科技亮点中说“标志着中国在量子通讯领域的崛起,从10年前不起眼的国家,发展为现今的世界劲旅”。以后的2013、15年、17、18年,我们也分别有原创成果荣获国际上的一些重大进展。
未来,希望借助我昨天所讲的技术,在地面用光纤的方式实现城市里多个节点的量子通信网路,再借助卫星实现超远距离,比如几千公里的安全信息传输,成立一个才能保障国家信息安全的骨干网,同时催生下一代的信息技术。
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