量子技术-常州科普网.PDFVIP

总第12期 2 / 2 0 1 7 2017.04 量子技术 量子卫星上天对每个人的生存意义 中国量子通信产业跑出“加速度” 酒神的狂欢：谷歌公司“量子霸权”计划浅析 编委会名誉主任：徐光辉 梁一波 记者编辑：刘廷廷 美术编辑：江南心 量子技术让我们脑洞大开 文丨中国煤炭科工集团常州研究院董事长、研究员 胡穗延 物理学发展史上有两个伟大时代值得我们牢记：一个是17世纪末以牛顿《自然哲学之教学原 理》为标志的近代经典物理学的创立；另一个是20世纪初以相对论和量子论为标志，并彻底推翻和 重建了整个物理学体系的量子科学。 相较于宏观物理世界，量子有很多奇妙特性，如量子叠加、量子纠缠、量子测不准等，量子科学 是一个极为复杂而又难解的学科。她像一个神秘的少女，尽管我们天天与她相见，却始终无法猜透她 的内心世界。量子科学是理性科学的最高成就之一，然而它的力量太过强大，以致连它的创造者本身 都难以驾驭，量子论的奠基者之一玻尔曾说过：“如果谁不为量子论而感到困惑，那他就是没有理解 量子论”。 尽管量子理论是如此神秘，然而却不妨碍我们对它的喜爱。现代文明从电脑到激光、从核能到生 物技术、从传感到通信设备，几乎没有哪个领域不依赖于量子科学。当今的量子技术应用前沿主要集 中在量子通信、量子计算、量子传感等方面。 量子通信是目前量子技术应用成果相对较多的领域。量子通信可分为量子必威体育官网网址通信和量子宽带 通信。量子必威体育官网网址通信主要利用量子的纠缠特性，解决了通信的必威体育官网网址问题，理论上量子必威体育官网网址通信是无法 被窃密的，因此在国防、军事、经济、政治等领域有重大的应用价值。我国的量子必威体育官网网址通信技术走在 世界前列，以中国科技大学潘建伟教授为代表的量子必威体育官网网址通信科研团队，已经创造了诸如京沪量子通 信干线、“墨子号”量子通信卫星等一系列世界第一的实际应用成果。量子宽带通信主要是利用量子 的叠加态特性，解决了通信带宽问题。理论上量子宽带通信可以给我们带来无限的带宽和“即时”通 信，但目前量子宽带通信尚处在实验室研究阶段，形成实际应用成果还需时日。 量子计算主要是利用量子的纠缠和叠加特性，实现超高速运算。目前量子计算的研究还处在实验 室阶段，量子计算的难点在于对多粒子纠缠的操纵，要实现有实用价值的量子模拟和量子计算功能， 起码要实现对几十到上百个量子比特的纠缠，但目前科学家仅能实现12个量子比特的纠缠，离实际 应用还有一段距离，还需要再接再厉。 量子传感主要也是利用量子的纠缠特性。量子传感不仅可以做到高精度，理论上还可以做到全透 明，典型的应用代表就是前不久我国宣布研制成功的量子雷达，量子雷达利用光子的缠绕特性，可以 实现对隐形目标的全透明探测。目前量子传感技术在世界各国的研究方兴未艾，相信在不远的将来， 各种量子传感器会在各领域获得广泛的应用。 当然，量子技术的应用远不止上述几个领域，正如量子科学深不可测一样，量子科学的应用也将 给人类带来无限可能，量子科技在推动人类社会文明进步方面将发挥颠覆性的作用。打开你的脑洞去 想象吧，只怕你想不到！ 本期主题：量子技术 量子技术是量子物理与信息技术相结合发展起来的新学科。当 今的量子技术应用前沿主要集中在量子通信、量子计算、量子传感 等方面。量子通信主要研究量子密码、量子隐形传态、远距离量子 通信技术等；量子计算主要研究量子计算机和适合于量子计算机的 量子算法；量子传感主要研究量子传感技术。 此外，由于量子科学深不可测，量子技术应用也将给人类带来