欧宝体育

業務資訊
欧宝体育  > 新聞中心 > 業(ye)務資訊

直道超車,量子通信跑在世界前列

發布日期: 2019-10-03 信息來源:欧宝体育

    高冷(leng)的量子物理和我們的生活(huo)有(you)什么關(guan)系?

  “其(qi)實,過(guo)去的一百(bai)多年,量子(zi)力學的發(fa)展,所催生的各(ge)種技術已(yi)經徹底改(gai)變了我們的生活。”中國科學技術大學陸(lu)朝陽教授(shou)告訴(su)科技日報記者。

  時鐘回撥至三年前,那年8月(yue)我(wo)國發射了(le)世界上第一顆量(liang)子科學實驗衛星。

  國(guo)際上幾乎所(suo)有最重要的(de)媒(mei)體,如BBC、《紐(niu)約(yue)時報(bao)》《自然》《科(ke)學(xue)美國(guo)人》等,都(dou)報(bao)道了這一(yi)事件,并(bing)將(jiang)之評為改變世界的(de)十個重大科(ke)學(xue)事件之一(yi)。《華爾(er)街日(ri)報(bao)》也以“沉寂了一(yi)千年,中國(guo)誓(shi)回發明創(chuang)新(xin)之巔”為題進(jin)行報(bao)道。

  隨(sui)之,以量(liang)(liang)子衛(wei)星為代表,來自中(zhong)國(guo)的(de)一(yi)系列量(liang)(liang)子信(xin)息技(ji)術(shu)成果(guo),也直接或者(zhe)間接觸發(fa)了(le)歐(ou)洲和美(mei)國(guo)的(de)加(jia)大(da)投(tou)入: 歐(ou)洲正式啟動了(le)量(liang)(liang)子技(ji)術(shu)旗艦項目(mu),美(mei)國(guo)也通過(guo)了(le)“國(guo)家量(liang)(liang)子行動法案”。

  在“第二(er)次量子革命”占有一席(xi)之地

  我們(men)今天使(shi)用(yong)的計算機、筆(bi)記本電腦、手(shou)機的芯(xin)片(pian),其基本的計算單元是晶體管,就是基于(yu)量(liang)子力學(xue)(xue)(xue)中的能帶理論發(fa)明的。激光也來(lai)源(yuan)于(yu)量(liang)子力學(xue)(xue)(xue),我們(men)使(shi)用(yong)的硬盤、LED發(fa)光等,都依賴于(yu)量(liang)子力學(xue)(xue)(xue)。

  “但是之(zhi)前的(de)這些量(liang)子技術,都是基于量(liang)子規律(lv)的(de)宏(hong)觀應用。”陸朝陽說,最近幾(ji)十年,物理(li)學發展(zhan)到(dao)新(xin)的(de)階段(duan),即使有(you)百億億個光(guang)子,我們在實(shi)驗室里(li)也可以精準地控制到(dao)一(yi)(yi)個一(yi)(yi)個的(de)光(guang)子、一(yi)(yi)個一(yi)(yi)個的(de)原(yuan)子。

  “這(zhe)些(xie)技(ji)(ji)術正在催生(sheng)‘第(di)二次量(liang)子(zi)革命’的(de)一些(xie)新技(ji)(ji)術,包括安全通信(xin)、量(liang)子(zi)計(ji)算、精密測量(liang)等技(ji)(ji)術。”陸朝陽說,“‘第(di)一次量(liang)子(zi)革命’,因為歷史原因,中國(guo)并(bing)沒(mei)有(you)太多的(de)參與。但(dan)現(xian)在‘第(di)二次量(liang)子(zi)革命’就是一個非常好(hao)的(de)機遇,是一個能夠使我們從之前的(de)跟隨者、模(mo)仿者變為引領者的(de)機會,而中國(guo)科學家已經牢(lao)牢(lao)地占有(you)了一席之地”。

  在中國(guo)建世界一流的量子實(shi)驗室

  1996年,中國(guo)科學(xue)技(ji)術大學(xue)潘建(jian)偉剛去奧地(di)利留(liu)學(xue)。

  一天,潘建偉(wei)(wei)興(xing)沖沖地(di)去找(zhao)他的(de)導師安(an)東(dong)·塞林格,說自己通(tong)過(guo)計算發現(xian)了一個有(you)趣的(de)理論方案(an)(an)。講完這個方案(an)(an)后,安(an)東(dong)問他有(you)沒有(you)聽說過(guo)“量子隱形傳態”,潘建偉(wei)(wei)說不知道。

  由于當時互聯(lian)網水(shui)平的限制和國(guo)際期刊在國(guo)內的普及程度不(bu)夠,在不(bu)知(zhi)道1993年Bennett等人的相關論文的情況下,潘建偉重新獨立(li)推導出了量(liang)子(zi)隱(yin)形傳(chuan)態,這是量(liang)子(zi)信息(xi)中的一(yi)個核心方案。

  從(cong)到達因斯(si)布魯克的第一(yi)天開始,導(dao)師安東就問(wen)潘建(jian)偉(wei): 留學夢(meng)想是什么?他回答說: “要在中國建(jian)立一(yi)個(ge)世界一(yi)流的量子實驗室”。

  時(shi)光飛(fei)逝,20多年過去(qu)了。在中(zhong)科(ke)院(yuan)、科(ke)技(ji)部(bu)、基金委、教(jiao)育部(bu)等部(bu)門的支持下,潘建(jian)偉(wei)的這個夢(meng)想正(zheng)一步(bu)步(bu)邁(mai)向現(xian)實。

  “2002年(nian)(nian),我們的團(tuan)隊只有5個人。從2006年(nian)(nian)開始(shi),很多年(nian)(nian)輕的學生被派到世(shi)界(jie)各地,在(zai)國際(ji)先進的實驗室學習(xi)新(xin)技術。”陸(lu)朝陽說,2009年(nian)(nian),潘建偉老師剛剛參加完《復(fu)興(xing)之路(lu)》的主題展(zhan),就(jiu)激動地給幾乎所有在(zai)海外(wai)的學生發(fa)了一條短信,希望我們能夠回國為(wei)民(min)族復(fu)興(xing)盡力。

  2011年,這(zhe)些(xie)派往海外的(de)學子基本都回到了國內。后來發(fa)生(sheng)的(de)事情(qing)有目共睹(du)。“我(wo)們團隊(dui)主(zhu)要的(de)研究路線(xian),是從量子基礎(chu)研究開始(shi),然(ran)后進(jin)入(ru)應(ying)(ying)用基礎(chu)研究,再慢(man)慢(man)地把一(yi)些(xie)能夠(gou)直接應(ying)(ying)用和產(chan)業化的(de)技術投入(ru)實踐應(ying)(ying)用,反哺(bu)社會經濟(ji)發(fa)展。”陸朝陽說(shuo)。

  高(gao)水平論文數(shu)量快速增長(chang)

  量(liang)(liang)子(zi)(zi)(zi)的(de)糾纏,是量(liang)(liang)子(zi)(zi)(zi)通(tong)信和(he)量(liang)(liang)子(zi)(zi)(zi)計(ji)算的(de)基(ji)礎。“在(zai)(zai)多光(guang)子(zi)(zi)(zi)糾纏領(ling)域,我們一直(zhi)在(zai)(zai)國際上(shang)(shang)保持領(ling)先地位,目(mu)前,我們已(yi)經實現了(le)18個光(guang)量(liang)(liang)子(zi)(zi)(zi)的(de)糾纏。”陸朝陽告訴記者,利用國際一路領(ling)先的(de)多光(guang)子(zi)(zi)(zi)糾纏和(he)干涉技(ji)術,中國團隊在(zai)(zai)2017年實現了(le)第(di)一臺(tai)在(zai)(zai)“波(bo)色取樣”這個特定任(ren)務上(shang)(shang)能夠超越最早(zao)期兩臺(tai)經典計(ji)算機的(de)光(guang)量(liang)(liang)子(zi)(zi)(zi)計(ji)算原型機。這是邁向“量(liang)(liang)子(zi)(zi)(zi)霸(ba)權”先期基(ji)礎測試(shi)的(de)一步。

  “我們(men)一直(zhi)在做的(de)(de)不是(shi)彎道超(chao)車,而是(shi)直(zhi)道超(chao)車。量子科學(xue)實驗(yan)衛星是(shi)直(zhi)道超(chao)車的(de)(de)一個非常(chang)好的(de)(de)范例。”陸朝陽說,最開始在論證的(de)(de)時候,有些專家會問國外有沒有開展這樣的(de)(de)研(yan)究。很多人的(de)(de)看法是(shi),國外開展研(yan)究了,我們(men)才開始研(yan)究。

  2017年,“墨子號”實(shi)現了(le)從北京(jing)到維(wei)也納7600公(gong)里的(de)量子保密通信。基(ji)于(yu)量子衛星和“京(jing)滬干線”,我國首次描繪(hui)了(le)天地一(yi)體(ti)化的(de)量子通信網(wang)絡藍圖。于(yu)是,很多國外的(de)機構,包(bao)括歐洲、美國研究機構,主(zhu)動找來要(yao)求加入(ru)合(he)作項(xiang)目(mu)。

  “此外,我們在量子(zi)計算(suan)和精密測量方面也(ye)做(zuo)了比較系統的(de)(de)布局,利用超冷原子(zi)能夠(gou)實現實用化的(de)(de)量子(zi)模擬技術。”陸朝陽告訴記者(zhe),利用超導量子(zi)計算(suan)探索和攻關通(tong)用的(de)(de)量子(zi)計算(suan)機(ji),目前我國(guo)團隊已經做(zuo)到了12個超導量子(zi)比特(te)的(de)(de)糾纏(chan)。

  這(zhe)意(yi)味(wei)著(zhu)什(shen)么?在平時新聞里人們(men)(men)可(ke)能會聽到(dao),IBM做到(dao)了(le)50個量(liang)子(zi)比(bi)特(te),谷歌做到(dao)了(le)72個,但他(ta)們(men)(men)所宣稱的(de)(de)量(liang)子(zi)比(bi)特(te)數(shu)目還不(bu)能形成量(liang)子(zi)糾纏(chan),也就意(yi)味(wei)著(zhu),并不(bu)能用于(yu)真正(zheng)意(yi)義(yi)上的(de)(de)量(liang)子(zi)計算。

  2007年,《新(xin)科學(xue)家(jia)》雜志在其《中國(guo)崛(jue)起》專刊里(li)提道: “中國(guo)科學(xue)技(ji)術大學(xue)——因而也是整個中國(guo)——牢(lao)牢(lao)地在量子計算的(de)世界地圖上(shang)占據了一席之地。”

  2012年(nian)(nian)(nian),《自(zi)(zi)然(ran)》年(nian)(nian)(nian)度(du)十大(da)科(ke)(ke)技亮點(dian)(dian)中說“標志著中國(guo)(guo)(guo)(guo)在(zai)量子通(tong)信(xin)領(ling)域(yu)的崛起(qi),10年(nian)(nian)(nian)前(qian)不起(qi)眼的國(guo)(guo)(guo)(guo)家(jia),發展為(wei)現(xian)在(zai)的世界勁旅(lv)”。之(zhi)后的2013年(nian)(nian)(nian)、2015年(nian)(nian)(nian)、2017年(nian)(nian)(nian)乃至(zhi)2018年(nian)(nian)(nian),我國(guo)(guo)(guo)(guo)量子科(ke)(ke)研(yan)團(tuan)隊的原創成果都分別(bie)入(ru)選國(guo)(guo)(guo)(guo)際上的重大(da)進展: 美國(guo)(guo)(guo)(guo)物理學(xue)會“2013年(nian)(nian)(nian)度(du)亮點(dian)(dian)”;英(ying)國(guo)(guo)(guo)(guo)物理學(xue)會“2015年(nian)(nian)(nian)度(du)突破”;《自(zi)(zi)然(ran)》“2017年(nian)(nian)(nian)度(du)國(guo)(guo)(guo)(guo)際重大(da)科(ke)(ke)學(xue)事件(jian)”……

  從1998年開始(shi),我國在量子信息(xi)領域(yu)高(gao)水平(ping)論文(wen)數量已經(jing)增長了80多倍。陸朝陽說(shuo),這也是新中(zhong)國在科技方面的(de)巨大進步(bu),尤其是改革(ge)開放40年里進步(bu)的(de)縮影。(科技日報 記者吳長鋒) 

媒體垂詢

E-mail:ZNJ@mucagel.com

欧宝体育