量子二次革命将孕育哪些颠覆性技术

“量子科技是颠覆性的技术，可大幅度提升算力，增强通信的安全性，提高人们的感知能力。”清华大学教授、北京量子信息科学研究院副院长龙桂鲁在9月26日举行的2021中关村论坛“量子科技发展与未来论坛”上这样表述。

量子理论已有100多年的历史，其发展曾触发“第一次量子革命”。目前，量子信息技术已成为全球战略性新兴技术的焦点，点燃了“第二次量子革命”，将对世界经济发展、社会进步和人类生产生活产生深远的影响。

颠覆性技术

在“量子科技发展与未来论坛”上，与会嘉宾一致认为，量子科技在诸多领域产生了革命性影响。基础研究是科技创新的沃土，将不断孕育划时代的颠覆性技术、促进量子信息技术的发展。

“量子科技早已在我们的生活中得到应用。”北京大学教授、北京量子信息科学研究院副院长王楠林表示，我们每天面对的各种各样的材料，如半导体、金属、绝缘体、超导体，这些元器件中全部有量子技术的影子。

“近年来，量子计算发展非常迅速，正从实验室的基础研究走向企业的研发和应用过程中。”中国科学技术大学教授郭光灿表示，以美国IBM为例，2016年IBM就成功地建设了全世界第一个在线平台，虽然当时仅仅5个量子比特。IBM计划在2023年做到1000多个量子比特，10年后实现通用计算机的应用。

郭光灿介绍说，我国于2019年实现6量子比特在线平台，2020年做出第一台商用机24量子比特，计划在2025年做到1024比特的量子计算机。

“量子科技能满足国家的战略发展和经济发展的迫切需求。特别是对北京来讲，其意义更加重大。”龙桂鲁称，中关村是我国第一个国家自主创新示范区，正在加快建设世界领先的科技园区，促进全球的科技创新。“北京的科研力量非常雄厚。在量子科技方面已经取得了很大的成绩，如此次发布的长寿命超导量子比特、工业级桌面激光，以及去年发展的实用化量子机械通信量机等。”

基础研究是源泉

量子科技未来如何发展？北京量子信息科学研究院首席科学家袁之良表示，从保密通信角度分析，近几年来，量子密钥基本进入产业化阶段，所以未来几年，基于光、量子芯片等开展量子密钥分发，可以使量子密钥系统更加便宜、易用。

关于量子科技产业化问题，袁之良表示，产业化就是对用户的教育、市场的培育，要提取具有附加值的各种应用场景来培育市场。预计5年后，可以实现基于量子中机的量子保密通信，量子保密通信真正应用需要10-15年的时间。

“在量子通信方面，我们在距离和速率上会继续不断提高。”龙桂鲁表示，5年之内，超导量子比特能够达到1毫秒，量子比特数达到1000个，这也是国际上追求的目标。

“量子科技近来最大的推动是学以致用、研以致用，要有利可图。能让市场决定的事情让市场做，如果市场认为无利可图，这个学科的发展也就不再具有意义。” 清华大学教授、北京量子信息科学研究院兼聘研究员尤力认为。

基础研究之于量子科技会发挥什么样的作用？王楠林表示，基础研究应该是整个科学体系的源泉，也是所有技术问题的总机关。与量子科技相关的研究就是对量子物态的调控，在量子物态调控方面，有可能取得进展和突破的，应该是量子多体问题。过去几十年我们在这方面用了非常大的力量，包括在高温超导体的机理问题上。

“ 另外在过去十几年里面，拓扑量子物态是零态物理发展非常重要的前沿领域，这个方面发现了很多新的现象、新的效应，依然是有很多基础的东西在发展之中，所以拓扑量子物态方面依然有可能有些新的现象或者效益能够被用起来。”尤力表示。

人才是关键

对于量子科技面临的挑战，中国科学院院士、北京量子信息科学研究院院长向涛表示，量子科技从其学科发展的规律上讲，面临两方面的挑战，一个是基础物理问题，量子计算机本身就是量子多体系统，而量子多体问题本身从物理上讲还没有研究清楚，也是一个非常有挑战的基础物理问题。另外从技术上讲，这是更加具有挑战的问题，因为除了具体研究的课题之外，机制、体制的创新同样重要。必须打破院校小规模的PI制，要进行大规模的合作。

量子科技发展，人才是非常关键的因素。各个国家对量子科技方面的人才竞争也是非常激烈的。

“对于量子科技人才的储备是非常重要的，对教育部门或者对人才要非常重视。”袁之良说，北京在量子科技发展方面有巨大的优势，北京的高校、研究机构都特别的多，专家人才也非常多，北京的发展有很大的优势。

“国际交流合作对科研的促进是必不可少的，中国有句古话‘三个臭皮匠顶个诸葛亮’，不同国家背景的人相互交流，对科研发展会有巨大的推动。”袁之良表示。

对此，向涛深有同感，国际合作是量子科技发展里面不可缺少的，因为整个量子科技发展，中国发展水平还不错，但同美国、欧洲相比，在很多方面我们处于落后的状态，所以也需要与他们合作发展。

责任编辑：牛淋淋