视频 | 为何要下好“量子科学”这盘棋？

牛顿的万有引力和爱因斯坦的相对论，开启了人类在科技领域的两次大飞跃。那么，人类科技的第三次飞跃由谁来继承？好不夸张的说，就是量子技术。10月16号，中共中央政治局就量子科技研究和应用前景举行第二十四次集体学习。中共中央总书记习近平在主持学习时强调，当今世界正经历百年未有之大变局，科技创新是其中一个关键变量。我们要于危机中育先机、于变局中开新局，必须向科技创新要答案。要充分认识推动量子科技发展的/重要性和紧迫性，加强量子科技发展战略谋划和系统布局，把握大趋势，下好先手棋。

什么是量子？很多人不明觉厉。实际上，量子科技并非无法言传，它是完全可以理解的。简单来说，量子就是物质物理特性的最小单位。区别于物理学中的原子以及电子，量子无法用体积来衡量其大小，而是用数字。举个例子，当我们上台阶时，通常会说，上一个或者两个台阶，不会说成上半个，如果把量子比喻成台阶，那一个台阶就是一个量子。如今，计算、通信，被誉为是量子科学最重要的两大领域。

近年来，无论是在传统媒体还是在新型媒体上，我们看到了越来越多与"量子"有关的科技新闻，2016年8月，我国发射世界上第一颗量子科学实验卫星"墨子号"，更是全球轰动。

"墨子号"是基于量子通信的实验卫星。去年，美国科学促进会宣布，授予中国"墨子号"量子科学实验卫星团队，中国科技大学潘建伟教授领衔的多机构研究团队,"年度纽科姆?克利夫兰奖"，以表彰该团队在国际上率先实现千公里级的星地双向量子纠缠分发，为建立下一代安全通信网络奠定基础。

量子纠缠是奇特的量子力学现象，指两个处于异地的量子就像有"心灵感应"，无论相隔多远，一个量子状态变化，另一个也会改变。爱因斯坦将其称之为"鬼魅般的超距作用"。因此，在此基础上的量子通信技术被誉为信息安全"终极武器"。

随着"墨子"号量子卫星的成功上天，中国的量子通信开始迈入产业化。自从人类进入近代社会以来，这是第一次由中国创造一个新的产业。虽然目前在量子通信领域中国全球领先，但在量子计算领域中国还没有明显优势，就整体而言，量子计算的重要性高于量子通信。百度研究院量子计算研究所所长段润尧，更是称："量子计算是这一场新量子革命最具有代表性的技术，是未来计算技术的心脏。"在此领域，谷歌、微软、英特尔等西方科技企业拥有明显优势。

如果让200秒胜过一万年，量子计算或许真的能做到。去年，谷歌宣布实现"量子霸权"，这项突破可以使得量子计算机的计算速度大大领先于超级计算机。谷歌声称，在计算一个特定问题上，其量子计算机在3分20秒内完成的运算，世界上最强大的超级计算机"顶点"需要一万年才能完成。谷歌的技术基于一个包含54个量子比特的量子芯片。在传统计算机中1个比特只能是0或1中的一个状态，而在量子计算机里，由于量子叠加态的存在，1个量子比特可同时记录0和1两个状态。因此，量子计算机拥有计算能力远超传统计算机的潜力。

前面片中提到的"量子霸权"这个术语是在2012年由约翰?普雷斯基尔教授提出，代表量子计算机可以完成传统计算机无法做到的事情。谷歌CEO皮柴称，这次谷歌在"量子计算"取得的突破，可媲美飞行史上莱特兄弟发明飞机时成功的12秒首次试飞。

虽然量子计算的宝座被西方占据，但中国正在奋起直追。中国科学技术大学、清华大学等高校近年来都在量子计算领域取得一些阶段性成果。百度、阿里巴巴、腾讯、华为等科技企业也相继出台了量子计算研究计划。上个月，百度、本源量子等企业先后发布了自己的最新量子计算云平台，普通用户也能通过云技术使用量子计算。

眼下，量子技术正在成为各国眼中的香饽饽，国际社会也纷纷加大研发力度。2013年，日本就计划未来10年投入400亿日元用于研发量子信息技术。英国则在2014年设立"国家量子技术计划"，每年投资2.7亿英镑用于建立量子通信、传感、成像和计算四大研发中心。目前，全球量子技术最领先的仍然是美国。近十年来，白宫每年投入约2亿美元用于量子各细分领域的研究。那么，结合全球现状来看，量子技术有哪些有待攻克？中国又该如何在该领域凭借后发优势追赶呢？

上海交通大学计算机科学与工程系教授苑波表示，从我们国家来说的话，我们国家有非常好的理论物理的基础，也有非常好的算法的基础，所以从现在我觉得我们可以做，就是从计算的角度从逻辑的角度、从算法的角度、树立结构的角度，这样一种新的不是二进制的问题，它会彻底改变整个计算的框架，从软件到整个的结构一切都改变了，所以需要从根本上做技术研究，第二个我们国家可以集中一些国家的力量，就是说发展一些量子计算机，像谷歌、IBM已经做出样机的这种情况，总而言之（量子计算）当然是非常诱人的，因为量子计算确实可以打开我们过去，非常复杂的问题有可能迎刃而解，但是障碍也是非常根本的。