世界上最遙遠(yuǎn)的距離不是天涯海角，也不是地球與月球的距離，而是兩個(gè)物理量之間的量子糾纏。通過(guò)糾纏光子，你可以在沒(méi)有互聯(lián)網(wǎng)的情況下同時(shí)看到對(duì)方和你的信息。你甚至可以通過(guò)一個(gè)人單獨(dú)完成量子通信過(guò)程。你還可以通過(guò)對(duì)自己身體狀態(tài)的精確測(cè)量控制自己身體的其他部分。量子糾纏這一理論揭示了我們?nèi)绾瓮ㄟ^(guò)觀察、感知、測(cè)量和控制等手段實(shí)現(xiàn)我們對(duì)自身存在和未來(lái)發(fā)展?fàn)顟B(tài)的理解。這是一種全新的物理學(xué)理論，它建立在量子力學(xué)基本原理之后的一個(gè)基本假說(shuō)。
一、背景介紹
量子糾纏是一種多態(tài)現(xiàn)象。它是指兩個(gè)粒子相互糾纏，并且當(dāng)一個(gè)粒子處于糾纏狀態(tài)時(shí)，另一個(gè)粒子處于非糾纏狀態(tài)時(shí)，也會(huì)產(chǎn)生非糾纏狀態(tài)。如果一個(gè)光子處于糾纏狀態(tài)，另一個(gè)光子處于非糾纏狀態(tài)，那么它們就會(huì)產(chǎn)生一種疊加現(xiàn)象，即兩個(gè)光子的疊加將會(huì)引起信號(hào)產(chǎn)生變化。這樣的疊加現(xiàn)象非常罕見(jiàn)。理論上證明兩個(gè)光子在一定條件下可以互相進(jìn)行測(cè)量。只要在測(cè)量過(guò)程中觀察到某個(gè)測(cè)量光子，或測(cè)量到該光子的一種特性，都將引起相應(yīng)的疊加現(xiàn)象。
1、量子物理的基本原理
量子物理是量子化的，本質(zhì)就是糾纏。糾纏是一個(gè)多態(tài)現(xiàn)象：可以通過(guò)一種非常簡(jiǎn)單的方法實(shí)現(xiàn)，就是在同一個(gè)局域系統(tǒng)中兩個(gè)粒子之間進(jìn)行通信，兩個(gè)粒子之間存在糾纏現(xiàn)象，兩個(gè)粒子之間具有相互作用，且具有可重復(fù)性。當(dāng)兩個(gè)粒子彼此聯(lián)系在一起時(shí)，他們彼此都可以在局域系統(tǒng)中進(jìn)行通信。所以?xún)蓚€(gè)粒子之間可以相互進(jìn)行糾纏。由于粒子處于糾纏狀態(tài)和處于非糾纏狀態(tài)時(shí)的疊加現(xiàn)象不同，因此會(huì)產(chǎn)生不同的信號(hào)特征和不同的狀態(tài)。這就使得光子可以利用兩個(gè)平行光子相互傳遞信息，從而進(jìn)行復(fù)雜交互和計(jì)算試驗(yàn)。
2、量子通信的基本原理
量子通信的基本原理是將量子糾纏態(tài)作為信息傳遞的媒介，利用一種特殊的方法——量子隱形傳態(tài)，即對(duì)一個(gè)觀測(cè)光子（即“光子”),在極短時(shí)間內(nèi)通過(guò)一個(gè)特定的電路變換出其測(cè)量位置，從而傳輸?shù)男畔踩煽?。量子通信的基本原理是：由于物理世界中的量子力學(xué)是一種非線(xiàn)性的理論，它必然存在不可解和不可預(yù)測(cè)的問(wèn)題。因此需要設(shè)計(jì)新的科學(xué)理論，使之能夠適應(yīng)不同領(lǐng)域的發(fā)展需求。而量子糾纏態(tài)是量子通信最核心、最重要的手段，是進(jìn)行保密通信和信息加密不可破解的核心環(huán)節(jié)，是保障信息安全和通信安全性的重要基礎(chǔ)元件。量子糾纏是從經(jīng)典物理和電磁理論出發(fā)，通過(guò)操縱某種量子力學(xué)常數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。所謂“糾纏”就是兩個(gè)粒子共同處在一種狀態(tài)之中，其中原子由一個(gè)粒子控制和管理，另一個(gè)粒子的操作。為了保證糾纏態(tài)能夠?qū)崿F(xiàn)正常的通信功能，人們必須保證兩個(gè)原子之間沒(méi)有糾纏現(xiàn)象產(chǎn)生；為了實(shí)現(xiàn)任意兩個(gè)原子之間的互相糾纏，人們必須保證兩種原子之間沒(méi)有糾纏現(xiàn)象產(chǎn)生；為了做到上述這些，人們必須考慮光子對(duì)和光子干涉（如激光干涉）。
3、經(jīng)典量子糾纏研究基礎(chǔ)
經(jīng)典物理學(xué)認(rèn)為，量子世界是由兩個(gè)以上的量子疊加而成的，并且是相互關(guān)聯(lián)的。量子疊加在經(jīng)典物理中非常普遍，是物理中廣泛使用的現(xiàn)象，例如經(jīng)典物理學(xué)中，在微波和紅外線(xiàn)波信號(hào)的探測(cè)中都曾使用經(jīng)典量子態(tài)檢測(cè)技術(shù)，例如，電磁波發(fā)射后觀察到的光譜信號(hào)（如紅外線(xiàn)),都可以使用經(jīng)典光纖中的紅外線(xiàn)探測(cè)器進(jìn)行測(cè)量。理論研究表明一個(gè)經(jīng)典量子態(tài)可以同時(shí)進(jìn)行多次實(shí)驗(yàn)測(cè)量（即一次實(shí)驗(yàn)測(cè)量和多次實(shí)驗(yàn)測(cè)量）。因此，經(jīng)典物理的一個(gè)重要分支是量子糾纏(Mean gain),其研究可以追溯到20世紀(jì)50年代，該分支分為三個(gè)部分：第一部分是經(jīng)典量子糾纏；第二部分是量子力學(xué)；第三部分是量子精密測(cè)量。經(jīng)典物理中量子糾纏和 Mean gain對(duì)實(shí)現(xiàn)經(jīng)典量子糾纏有著極為重要的意義。Mean gain理論已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于經(jīng)典物理研究與實(shí)驗(yàn)，研究結(jié)果可以用來(lái)解釋很多經(jīng)典物理實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。
4、量子糾纏應(yīng)用前景
從量子糾纏的概念提出到現(xiàn)在，在量子力學(xué)領(lǐng)域已取得了一些成果。隨著量子信息技術(shù)的不斷發(fā)展，量子糾纏將成為未來(lái)信息網(wǎng)絡(luò)和通信技術(shù)研究的熱點(diǎn)和突破口。量子通信通過(guò)連接兩個(gè)以上的信號(hào)源，采用傳統(tǒng)的信道方式進(jìn)行傳輸，很難實(shí)現(xiàn)在通信過(guò)程中保證安全、準(zhǔn)確的信道傳輸。而量子信息技術(shù)有望完全解決通信安全問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)對(duì)信息的安全加密、對(duì)密鑰的嚴(yán)格控制等問(wèn)題。此外，隨著量子糾纏技術(shù)的發(fā)展，可以在遠(yuǎn)距離中實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離通信，從而大幅提升量子通信距離。在將來(lái)隨著量子糾纏技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，可形成以糾纏為核心，以“糾纏”為紐帶展開(kāi)的以量子通信為基礎(chǔ)的現(xiàn)代信息網(wǎng)絡(luò)。
二、理論假設(shè)
量子力學(xué)基本原理可以解釋人類(lèi)社會(huì)中諸多現(xiàn)象，包括物質(zhì)世界中的一切現(xiàn)象。在理解物質(zhì)世界和社會(huì)時(shí)，量子糾纏理論的重要意義是利用量子態(tài)實(shí)現(xiàn)對(duì)物質(zhì)和能量的操縱。量子態(tài)是一種粒子的質(zhì)量和數(shù)量都不發(fā)生改變的基本粒子，具有不可克隆性。我們通過(guò)對(duì)物質(zhì)的量子態(tài)進(jìn)行操縱可以將世界各地不同物理量的粒子糾纏起來(lái)。
1、由于量子粒子具有量子糾纏特性，因而我們可以通過(guò)量子糾纏技術(shù)對(duì)量子態(tài)進(jìn)行操縱。
我們認(rèn)為，任何存在于物質(zhì)世界的現(xiàn)象，只要能以較小的代價(jià)，在盡可能短時(shí)間內(nèi)獲得極大能量，就可以被量子糾纏，使其成為一種有可能以最小的代價(jià)獲得盡可能大能量的行為。例如：我們可以將一個(gè)光子作為粒子進(jìn)行操縱，讓其可以在盡可能短的時(shí)間內(nèi)，以最小的代價(jià)獲得物質(zhì)世界中的能量。我們的設(shè)想是：當(dāng)粒子以能量為代價(jià)進(jìn)行操縱時(shí)，量子糾纏態(tài)也可以像其它糾纏態(tài)一樣作為“誘餌”，讓其獲得某種能量作為報(bào)酬。當(dāng)粒子達(dá)到糾纏態(tài)時(shí)，我們可以讓這個(gè)粒子像其他粒子一樣，獲得某些或全部能量，而不用付出任何代價(jià)。這將允許我們從世界上任何地方得到能量。這也就意味著，利用量子糾纏技術(shù)，我們可以實(shí)現(xiàn)所有能量和物質(zhì)的交易。
2、通過(guò)量子糾纏技術(shù)可實(shí)現(xiàn)與原子、分子、離子、自由子等不同粒子之間互操作，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)粒子狀態(tài)的操控，其中糾纏原子、原子、離子、自由子等粒子在物理上相互關(guān)聯(lián)，并相互影響。
例如，原子可以通過(guò)對(duì)自身進(jìn)行糾纏實(shí)現(xiàn)相互關(guān)聯(lián)。這一關(guān)聯(lián)可以產(chǎn)生新量子物理現(xiàn)象、新能量狀態(tài)和新物理學(xué)概念。在實(shí)驗(yàn)中，科學(xué)家利用一個(gè)質(zhì)量為1 g的原子，可以通過(guò)對(duì)這個(gè)質(zhì)量為1 g的原子實(shí)現(xiàn)量子糾纏。通過(guò)對(duì)該原子與另外一個(gè)原子之間的糾纏狀態(tài)進(jìn)行操縱，科學(xué)家可以利用操縱原子將自己進(jìn)行量子化，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)原子之間的相互關(guān)聯(lián)。這種相互作用會(huì)導(dǎo)致一個(gè)新物質(zhì)狀態(tài)，并將這個(gè)新物質(zhì)狀態(tài)叫做“量子”。實(shí)驗(yàn)證明，在這一過(guò)程中，單個(gè)原子的表現(xiàn)是獨(dú)一無(wú)二的。當(dāng)兩個(gè)原子同時(shí)被實(shí)驗(yàn)觀測(cè)到時(shí)，會(huì)同時(shí)獲得它們本身的狀態(tài)信息；如果這兩個(gè)原子同時(shí)被實(shí)驗(yàn)觀測(cè)到，則兩個(gè)原子都會(huì)獲得他們自身狀態(tài)信息。
3、通過(guò)操控糾纏原子、原子、離子、自由子等粒子之間相互作用形成了獨(dú)特、新穎、特殊、特殊的量子理論。
量子糾纏理論的核心概念是：物質(zhì)世界中任何粒子之間可以產(chǎn)生相互作用，這種相互作用不是自發(fā)的、不可逆的或直接作用于特定粒子，而是由粒子之間相互作用引起并通過(guò)量子力學(xué)操縱而形成。糾纏粒子之間的相互作用是一個(gè)連續(xù)過(guò)程，在這個(gè)過(guò)程中，不同時(shí)間點(diǎn)發(fā)生的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象是不相同的。當(dāng)操作一段時(shí)間后還沒(méi)有實(shí)驗(yàn)結(jié)果時(shí)，我們就認(rèn)為該現(xiàn)象是不可逆的；當(dāng)操作一段時(shí)間后達(dá)到一定值時(shí)，我們就認(rèn)為該現(xiàn)象是可逆的；當(dāng)操作某段時(shí)間后，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明該現(xiàn)象不是可逆的，那么就認(rèn)為該現(xiàn)象是不可逆的。當(dāng)實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明該現(xiàn)象是不可逆的時(shí)候，我們認(rèn)為已經(jīng)達(dá)到量子糾纏條件；當(dāng)實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明該現(xiàn)象不是可逆的時(shí)，我們認(rèn)為該現(xiàn)象是有規(guī)律可循的。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，當(dāng)我們操縱同一物質(zhì)時(shí)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果都是不可改變的；當(dāng)我們操控多個(gè)物質(zhì)時(shí)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果都是可逆的；當(dāng)我們控制單個(gè)物質(zhì)時(shí)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果都是可逆可證者；因?yàn)榱Ｗ娱g相互作用對(duì)單個(gè)物質(zhì)不產(chǎn)生影響，因此它們有可能保持平衡，也有可能發(fā)生改變，因此它們可以是可控與可逆交替進(jìn)行過(guò)程；當(dāng)我們用不同物質(zhì)操縱同一個(gè)物質(zhì)時(shí)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，不是可以逆可控與可逆轉(zhuǎn)交替進(jìn)行過(guò)程；當(dāng)我們用不同多個(gè)物質(zhì)進(jìn)行操縱時(shí)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果則證明不存在可逆可逆轉(zhuǎn)或不可逆交替現(xiàn)象。
三、量子糾纏的實(shí)驗(yàn)原理與典型應(yīng)用
量子糾纏是指兩個(gè)粒子具有相同的屬性，且兩個(gè)粒子間具有不可克隆性，這種特性使它們具有極其強(qiáng)大的糾纏能力，同時(shí)，這種相互作用使得量子信息在空間和時(shí)間尺度上都具有不可干擾性。這是一種神奇但不可思議的現(xiàn)象。目前科學(xué)家已經(jīng)知道，宇宙中存在一個(gè)巨大的真空系統(tǒng)，它的內(nèi)部是由一系列不同的粒子組成的，它們彼此之間都有著強(qiáng)大的聯(lián)系。人們可以通過(guò)控制這些粒子，讓它們相互發(fā)生作用，進(jìn)而對(duì)其產(chǎn)生不可干擾性，這就是人們所說(shuō)的“上帝粒子”。人類(lèi)可以通過(guò)控制這些粒子形成某種復(fù)雜的狀態(tài)并通過(guò)相應(yīng)的方式讓它們發(fā)生不可干擾的作用，從而使信息在空間和時(shí)間尺度上保持不可分割性，這就是我們所說(shuō)的隱形傳態(tài)、可擴(kuò)展計(jì)算和可視化等量子技術(shù)。未來(lái)將有可能通過(guò)對(duì)兩個(gè)物理量之間的糾纏進(jìn)行直接測(cè)量來(lái)完成對(duì)這一過(guò)程的控制與測(cè)量設(shè)備，如我們目前所使用的大型計(jì)算機(jī)（如個(gè)人電腦）等計(jì)算機(jī)軟硬件。
1、隱形傳態(tài)
量子隱形傳態(tài)是一種使用量子物理學(xué)原理將信息以某種特定方式傳輸給遠(yuǎn)程接收方所必須要傳遞的量子力學(xué)信息。量子隱形傳態(tài)是人類(lèi)最早的傳態(tài)實(shí)驗(yàn)之一，也是人類(lèi)首次成功利用量子態(tài)傳輸信息的實(shí)驗(yàn)。自2003年“墨子號(hào)”遨游太空，將量子信息傳遞到地球的實(shí)驗(yàn)成功以來(lái)，科學(xué)家們已通過(guò)量子隱形傳態(tài)技術(shù)進(jìn)行了數(shù)十次量子通信實(shí)驗(yàn)，積累了豐富的科學(xué)實(shí)驗(yàn)經(jīng)驗(yàn)。利用量子光學(xué)、量子密碼等技術(shù)，將通信過(guò)程中產(chǎn)生的量子噪聲消除掉（也稱(chēng)為“無(wú)信號(hào)處理”),不僅能實(shí)現(xiàn)低成本數(shù)據(jù)信息傳送，還能將整個(gè)信息傳輸?shù)降厍蛑?。例如，美?guó)耶魯大學(xué)研究人員用糾纏光光子對(duì)中繼衛(wèi)星進(jìn)行光子成像，利用多對(duì)多脈沖糾纏光技術(shù)實(shí)現(xiàn)光子在空間中的高效隱形傳輸。當(dāng)糾纏光光子對(duì)發(fā)送到衛(wèi)星上后，衛(wèi)星可以用多個(gè)波段多光子對(duì)中繼衛(wèi)星實(shí)施光通信，從而實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程中繼衛(wèi)星通信及無(wú)信號(hào)處理。
2、可擴(kuò)展計(jì)算
根據(jù)量子計(jì)算的原理，可通過(guò)改變量子計(jì)算機(jī)的硬件，來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)海量計(jì)算資源的有效利用，這就可能解決傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)計(jì)算資源無(wú)法滿(mǎn)足信息處理需求和擴(kuò)展計(jì)算資源的難題。目前在商用的計(jì)算機(jī)中，量子計(jì)算機(jī)由于具有運(yùn)算速度快、存儲(chǔ)容量大、功耗低等特點(diǎn)，因此得到了廣泛的應(yīng)用。中國(guó)科學(xué)院院士、中國(guó)科學(xué)院大學(xué)副校長(zhǎng)劉經(jīng)南表示，目前，我國(guó)正在研發(fā)基于不同類(lèi)型量子計(jì)算模塊的超級(jí)計(jì)算機(jī)。2016年7月，國(guó)家973計(jì)劃“高性能計(jì)算與人工智能技術(shù)”首席科學(xué)家朱進(jìn)院士在接受媒體采訪時(shí)表示，“高性能計(jì)算與人工智能技術(shù)將是未來(lái)10年乃至20年我國(guó)人工智能技術(shù)發(fā)展最重要的兩個(gè)方向?！睂?duì)于未來(lái)的發(fā)展方向，朱進(jìn)院士表示，“可以將計(jì)算機(jī)分為數(shù)據(jù)處理、模擬計(jì)算、人工智能和芯片制造等四個(gè)部分。在這四個(gè)部分中，數(shù)據(jù)處理是核心環(huán)節(jié)?！?/p>
3、可視化
量子信息的可視化是指通過(guò)對(duì)各種量子信息狀態(tài)進(jìn)行不同形式的可視化處理，將這些量子信息進(jìn)行圖形化呈現(xiàn)，以便于人們更直觀地理解這些信息的意義。目前，一些公司已經(jīng)開(kāi)始將量子可視化技術(shù)用于其數(shù)字媒體的開(kāi)發(fā)中。例如，微軟在 Windows平臺(tái)上推出了基于計(jì)算機(jī)視覺(jué)的數(shù)字電影技術(shù)等。一些廠商也正在研究將量子信息可視化的方式用于商業(yè)領(lǐng)域。例如，微軟正在開(kāi)發(fā)基于量子計(jì)算機(jī)的數(shù)字圖像技術(shù)；英特爾推出了基于量子計(jì)算機(jī)的圖像處理軟件 Visual C++; IBM正在開(kāi)發(fā)基于糾纏比特技術(shù)的新一代高性能視覺(jué)處理軟件 Visual E Processor等。這些應(yīng)用都將使量子信息技術(shù)具備更為廣闊的發(fā)展前景。
4、量子信息
量子信息是指量子信息與糾纏無(wú)關(guān)，它是實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)科學(xué)、物理學(xué)和信息論有機(jī)結(jié)合的產(chǎn)物，是一種實(shí)現(xiàn)量子計(jì)算的新型計(jì)算方式。量子信息具有比傳統(tǒng)電子信息更加強(qiáng)大的處理能力，是目前世界科技領(lǐng)域最重要的前沿技術(shù)之一。量子糾纏現(xiàn)象不僅能夠使信息呈現(xiàn)出不可分割的狀態(tài)，而且對(duì)信息處理過(guò)程中關(guān)鍵參數(shù)的精確測(cè)量也有著重要的意義。目前，已有不少?lài)?guó)家相繼推出了相關(guān)的量子信息技術(shù)產(chǎn)品，如英國(guó)已經(jīng)將量子信息技術(shù)作為未來(lái)最有潛力的研究方向之一。日本和韓國(guó)正在研發(fā)以“電子”為核心的電子信息技術(shù)。
四、中國(guó)在量子科學(xué)領(lǐng)域的現(xiàn)狀及其未來(lái)前景
據(jù)媒體報(bào)道,2020年中國(guó)國(guó)家科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)勵(lì)大會(huì)已正式揭曉。除了我國(guó)的三大量子科學(xué)領(lǐng)域：量子通信、量子計(jì)算、超導(dǎo)磁懸浮列車(chē)，還有我國(guó)科學(xué)家的量子力學(xué)最新研究成果——三大粒子糾纏在一起，實(shí)現(xiàn)了全球首次多點(diǎn)隱形傳態(tài)、高精度干涉和多光子糾纏分發(fā)。此外，該團(tuán)隊(duì)還在超導(dǎo)磁懸浮列車(chē)開(kāi)發(fā)取得新進(jìn)展。該項(xiàng)目由中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)和中國(guó)科學(xué)院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院共同牽頭進(jìn)行。這是繼2012年“墨子號(hào)”成功發(fā)射之后一個(gè)重要進(jìn)展，標(biāo)志著我國(guó)在量子科學(xué)領(lǐng)域取得的重大成果。未來(lái)，我國(guó)量子通信網(wǎng)絡(luò)將實(shí)現(xiàn)從京滬到粵港澳大灣區(qū)、從北京到上海以及全國(guó)各地的廣域量子通信網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用，對(duì)實(shí)現(xiàn)跨省量子保密通信具有重要意義。中國(guó)在科學(xué)研究領(lǐng)域取得了一些新的進(jìn)展，取得了重大的研究成果和進(jìn)展，如四大體系物理定律之一“伊坎德律——潘帕斯悖論”對(duì)量子力學(xué)及其應(yīng)用的精確解釋?zhuān)皇状螌?shí)現(xiàn)雙光子在糾纏態(tài)下的非定域量子調(diào)控；實(shí)現(xiàn)單光子在空間尺度上對(duì)任意多個(gè)粒子在空間尺度上的準(zhǔn)確控制；完成人類(lèi)歷史上首次量子隱形傳態(tài)及其應(yīng)用；將物理經(jīng)典極限和量子通信理論提升到全新水平。
1、中國(guó)目前量子計(jì)算與量子計(jì)算平臺(tái)研究現(xiàn)狀
中國(guó)在量子計(jì)算領(lǐng)域的研究主要集中在兩個(gè)方面：一是利用單光子實(shí)現(xiàn)量子物理計(jì)算，二是用多光子態(tài)實(shí)現(xiàn)量子計(jì)算。而目前，盡管在量子計(jì)算領(lǐng)域有很多重要成果，但目前為止仍然沒(méi)有一個(gè)通用的量子計(jì)算機(jī)平臺(tái)。因此，各國(guó)的研究者們都將目光聚焦于其他方向：例如通用平臺(tái)（例如超算）、專(zhuān)用平臺(tái)（例如通用量子比特）。此外，中國(guó)還積極開(kāi)展自主量子硬件研發(fā)，建設(shè)了目前最先進(jìn)的國(guó)產(chǎn)高功率超導(dǎo)量子芯片平臺(tái)。而國(guó)內(nèi)的科研機(jī)構(gòu)與高校也為我國(guó)量子軟硬件研制提供強(qiáng)有力的支持與保障。
2、中國(guó)和其他國(guó)家已經(jīng)建立良好合作關(guān)系
隨著中國(guó)科學(xué)技術(shù)和經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，量子科學(xué)已成為中國(guó)和其他國(guó)家之間的一種技術(shù)合作，這種合作使得中國(guó)在相關(guān)研究領(lǐng)域處于領(lǐng)先地位，從而更容易獲取數(shù)據(jù)且能更快地進(jìn)行驗(yàn)證。為了獲得更多相關(guān)數(shù)據(jù)，中國(guó)已經(jīng)建立了一個(gè)龐大的基礎(chǔ)設(shè)施網(wǎng)絡(luò)。例如，在中國(guó)，基于光纖傳輸?shù)墓饫w寬帶互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)已經(jīng)達(dá)到5300公里，而量子通信網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)600公里；它還配備了高分辨率光傳感器，用于測(cè)量整個(gè)地球環(huán)境并繪制地球表面的三維地圖。自2014年以來(lái)，中國(guó)政府與歐洲和日本保持著良好的合作關(guān)系，這些國(guó)家擁有全球最先進(jìn)的設(shè)備。近年來(lái)，中國(guó)與美國(guó)和英國(guó)之間有合作關(guān)系。根據(jù)美國(guó)《科學(xué)》雜志報(bào)道,2019年，美國(guó)總統(tǒng)特朗普表示，他支持中國(guó)在量子通信領(lǐng)域的創(chuàng)新，并希望通過(guò)與中國(guó)科技公司的合作，使美國(guó)能夠繼續(xù)引領(lǐng)世界量子通信標(biāo)準(zhǔn)。中國(guó)正在與歐洲之間建立廣泛合作關(guān)系，以研究量子通訊技術(shù)，同時(shí)與英國(guó)和德國(guó)建立密切的伙伴關(guān)系。
3、中國(guó)仍有巨大的科研潛力有待開(kāi)發(fā)
雖然說(shuō)，近幾年來(lái)，在國(guó)家層面的支持和鼓勵(lì)下，我國(guó)量子科學(xué)發(fā)展勢(shì)頭強(qiáng)勁，但是在量子科學(xué)基礎(chǔ)研究領(lǐng)域，仍然有巨大的發(fā)展?jié)摿?，這其中就包括中國(guó)的科研人員。因?yàn)樗麄兌紒?lái)自于國(guó)內(nèi)高校和科研機(jī)構(gòu)，他們都有多年的科研經(jīng)歷和積累。并且，還有很大一部分人選擇了出國(guó)留學(xué)作為科研深造的主要方式。這一做法確實(shí)可以讓很多優(yōu)秀的科研人員出國(guó)學(xué)習(xí)和深造，但是如果這些研究成果不能迅速成為生產(chǎn)力，則很難獲得國(guó)家的支持。因此，中國(guó)的許多高水平的研究人員都是走出國(guó)門(mén)，到國(guó)外去學(xué)習(xí)科研，這將對(duì)中國(guó)企業(yè)和其他科研人員發(fā)展技術(shù)和推動(dòng)我國(guó)的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)產(chǎn)生重大影響。未來(lái)也將有更多年輕科技人員來(lái)到國(guó)外深造和工作，將為中國(guó)發(fā)展科學(xué)技術(shù)和產(chǎn)業(yè)提供新的動(dòng)力。
4、中國(guó)在超導(dǎo)超導(dǎo)量子計(jì)算領(lǐng)域的主要進(jìn)展
中國(guó)在科研領(lǐng)域的另一個(gè)重大進(jìn)展是超導(dǎo)量子計(jì)算，該研究主要針對(duì)利用糾纏和冷原子控制方法可以實(shí)現(xiàn)在有限波長(zhǎng)范圍內(nèi)可控的量子計(jì)算設(shè)備。2016年6月，中國(guó)科學(xué)院物理研究所王宇航研究組與復(fù)旦大學(xué)張強(qiáng)研究組聯(lián)合研制出第一臺(tái)超導(dǎo)量子計(jì)算樣機(jī)——“龍騰”，并成功實(shí)現(xiàn)相干測(cè)量。在今年早些時(shí)候發(fā)表在《物理評(píng)論快報(bào)》上的另一項(xiàng)重要進(jìn)展是：該團(tuán)隊(duì)成功地實(shí)現(xiàn)了糾纏態(tài)隱形傳態(tài)、非定域調(diào)控和單光子的量子調(diào)控；并發(fā)展了基于超低溫的新型超導(dǎo)光探測(cè)器——超導(dǎo)超低溫光柵。從該小組發(fā)布的研究成果來(lái)看，目前中國(guó)已經(jīng)開(kāi)始在這一領(lǐng)域進(jìn)一步前進(jìn)了。除此之外，在我國(guó)科學(xué)家最近幾年里還提出了基于光纖的量子計(jì)算系統(tǒng)：他們利用光纖和光接收器將量子計(jì)算機(jī)與其光纖相連，并將基于量子計(jì)算機(jī)進(jìn)行優(yōu)化和模擬計(jì)算。該技術(shù)有望使中國(guó)成為最早實(shí)現(xiàn)量子計(jì)算產(chǎn)業(yè)化并得到快速發(fā)展的國(guó)家之一。
?
聯(lián)系客服
