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    中國量子科技走出實驗室:通信有優勢 計算需追趕

    來源:TechTMT.Com  作者:整理  日期:2020-10-19 17:00:49

    [ 相關專家估計,目前我國在衛星量子通信方向領先美歐等發達國家五年左右時間。但國際上的技術競爭相當激烈,不進步就會被超過。 ]

    幾乎每隔十年都會有新技術誕生,催生新的技術革命。上世紀五十年代晶體管和半導體等技術的發展催生了信息時代。

    如今量子計算、量子通信、量子精密測量和傳感技術的興起和發展,也正在推動信息技術向量子信息技術跨越,將可能導致新的技術革命。

    加強量子技術基礎研究投入

    10月16日,量子科技迎來重大利好。國家明確提出要充分認識推動量子科技發展的重要性和緊迫性,加強量子科技發展戰略謀劃和系統布局。

    中國科學技術大學最早從事量子技術產業化的研究人員趙義博告訴第一財經記者:“中國量子技術的發展是全方位的,涵蓋了量子通信、量子計算和量子測量等領域。”

    量子科技研究和應用前景正在成為中國前沿科技的發展重點。量子科技的發展具有重大的科學意義和戰略價值,是一項對傳統技術體系產生沖擊、進行重構的重大顛覆性技術創新,并將引領新一輪科技革命和產業變革的方向。

    總體而言,我國已經具備了在量子科技領域的科技實力和創新能力,但同時我國量子科技發展仍然存在短板,發展面臨多重挑戰,尤其是在關鍵核心技術和關鍵領域能否實現自主可控方面挑戰巨大。

    目前中國在量子通信產業化方面走在全球前列,但是在量子計算和量子模擬傳感方面仍然落后于歐美國家。

    歐洲量子通信泰斗、日內瓦大學教授、瑞士IDQuantique公司創始人、董事長尼古拉斯·吉森(Nicolas Gisin)對第一財經記者表示:“中國在量子通信方面的技術非常領先,但是在量子計算機和量子芯片等領域還有進一步提升的空間。”

    中國在量子科技領域具有先發優勢,尤其是在量子通信領域的基礎科研成果走在世界前列。2016年8月,中國成功發射人類歷史上首顆量子衛星“墨子號”。2017年,星地量子密鑰分發的成碼率已達到10kbps量級,成功驗證了星地量子密鑰分發的可行性。目前經過系統優化,密鑰分發成碼率已能夠達到100kbps量級,具備了初步的實用價值。

    相關專家估計,目前我國在衛星量子通信方向領先美歐等發達國家五年左右時間。但國際上的技術競爭相當激烈,不進步就會被超過。

    今年5月26日,中國科研團隊在國際物理學界最權威的綜述性期刊《現代物理評論》(Reviews of Modern Physics)上發表了一篇題為“基于現實器件的安全量子密鑰分發”的長篇綜述論文,系統闡述了量子密碼的原理、理論和實驗技術,回答了“量子密碼破譯者能否通過利用輔助渠道成功破解真實系統”以及“量子密碼制造者是否能夠設計創新對策來挫敗量子密碼破壞者”等問題。

    中國科學技術大學潘建偉等研究人員認為,現實條件下量子密碼的安全性已經建立起來。這篇綜述中所涉及的技術理論和實驗,將為量子密碼的廣泛應用以及標準化制定奠定基礎。

    量子計算有望加速趕超

    業內人士認為,全新發布的國家戰略有望提升我國在量子技術基礎研究方面的能力,縮短與西方國家的差距,尤其是在發展量子計算機方面,將加速趕超。

    在剛結束的創新之源大會上,清華大學副校長、北京量子信息科學研究院院長薛其坤院士也深度剖析了未來的量子技術,并談到了當前的量子革命,“量子效應的發現和應用,給信息技術帶來了無限的想象空間,全球互聯網將從電子時代跨越到量子時代。”

    在量子計算領域,中國的團隊剛剛起步。本源量子公司副總裁張輝告訴第一財經記者:“國內目前能做量子計算的人不超過百位數量級,有能力做量子計算的團隊不超過十位數量級。在量子計算方面我們要承認自己仍處于落后追趕的地位,因為西方確實強于我們。”

    中國企業正在奮力追趕。近日知識產權產業媒體IPRdaily與incoPat創新指數研究中心發布的一項全球量子計算技術發明專利排行榜顯示,入榜企業前六位都被美國公司占領,來自中國的量子計算公司本源量子以77項專利排名第七,排在IBM、DWave、谷歌、微軟、Northrop Grumman、英特爾之后。美國公司在榜單中占比高達43%,中國公司占比12%。盡管中國包括阿里巴巴、騰訊、百度和華為在內的科技巨頭都在布局量子計算,但是發展尚處于初期階段。

    “研發投入不足,人才和設備缺乏,都導致中國在量子計算方面遠落后于美國。”趙義博向第一財經記者分析道。

    相比而言,谷歌、IBM和英特爾等美國公司很早就開始致力于量子計算機的研發。英特爾量子硬件部門總監Jim Clarke表示:“量子可能是未來100年最重要的計算機技術,就好像宇宙空間科學一樣,它的研究可能要通過一代人的努力才能進步一點點。”

    2019年10月24日,谷歌用53個量子比特的計算機做了一個特殊的非通用計算任務,對一個量子隨機數生成器的輸出進行采樣,只花了200s就完成了目前世界上最快的超級計算機一萬年才能完成的任務。

    這一突破使得人類向“量子霸權”又邁進了一大步。但由于量子計算機的好處還不足以在十年內體現出來,這限制了資本對量子計算的投入。

    “量子科技很前沿也很精深,是當下半導體產業的基礎,需要突破一系列技術,開發有用的產品為用戶提供服務。”趙義博告訴第一財經記者,“但無論是量子計算還是量子通信,都需要殘酷的攻關和嚴肅的制備,才能夠提供有效的產品。”

    柏睿數據創始人董事長劉睿民對第一財經記者表示:“科研是在實驗室里做出來的,但是需要把它工程化,變成工業界能用的產品才能走向市場。從科研到工程化,還需要經歷一個漫長和殘酷的競爭過程,并最終形成生態。”

    稿源:第一財經 作者: 錢童心 配圖:TechTMT

    分類:量子
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