量子传输技术 量子技术将成为开启未来科技“新引擎”(2)

让更多人参与到量子计算的探索和研究中，无疑可以加快其突破的速度；但量子计算也并非是“万能”的，其目的主要是用来处理过于复杂和发展太快，以至于传统计算系统无法处理的各种问题。潘建伟说，目前云平台提供25量子比特的经典计算仿真环境，2017年底基于10个超导量子比特的量子计算将上线。

中国科学技术大学教授朱晓波是10个超导量子比特纠缠的主要实现者之一。他告诉记者，量子计算有两条实现路径，一是通用量子计算，这是非常艰难的，需要实现量子容错等。而在计算深度和比特有限的情况下，能否制造一个模拟机，在某些特定问题上，比超级计算机更快，就成了现在的路径。“我们将10个超导量子比特的量子处理器接入云端，希望大家都参与，试图打通科研到应用。”

“量子计算发展的进程比我想象得要快得多。量子传输技术”潘建伟说，中国科学家已经在实验室实现了目前已知的所有量子算法的验证。团队将在今年底发布一台可上网的、基于超导量子比特的量子计算机；希望到明年，完成对更多数目的量子比特高精度操纵。最终，计算能力将超越目前最强大的超级计算机，实现“量子称霸”。实现后可用于很多实用性的研究，例如研究量子退火的机制，实现高效全局的最优搜索，使得指挥交通、理解图像等更加简便、迅速。

“量子革命”

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信息技术的发展，很大程度上是量子力学奠定了根本的基础。通过对量子力学理论的观测和应用，催生了第三次产业变革，同时也带来了两个问题。

一是安全性的问题。信息传输过程中，所有依赖计算复杂度的经典加密算法，原则上随着计算能力的提高，都是会被破解的。信息安全的瓶颈日益凸显。

二是大数据带来的计算能力瓶颈。要把数据中的有效信息提取出来，需要庞大的计算能力，否则数据就是垃圾。尽管现在每部手机的计算能力和当时“登月计划”中用到的是同等量级，但现在全世界的计算能力仍然是非常有限的，大约在2的80次方左右。进入纳米量级后，量子效应将起到主要的作用，原有的摩尔定律也将遇到瓶颈。

“非常有意思的是，量子力学同时为解决这些问题做好了准备，第二次量子信息革命正在加速到来。”潘建伟说，量子信息学将有三方面的应用：第一是利用量子通信提供原理上无条件安全的加密；第二是利用量子计算实现超快的计算能力，一个亿级变量的方程组计算，用现在最快的超级计算机也需要100年，而用量子计算机只需要0.01秒；第三是实现量子精密测量。

量子信息技术方兴未艾，这一领域的国际竞争也在不断加剧。近年来，欧美纷纷提出“第二次量子革命”计划，加大基础研究和产业发展方面的投入。2016年3月，欧盟委员会发布《量子宣言（草案）》，计划于2018年启动10亿欧元的量子技术项目。美国更是将“量子跃迁”作为“6大科研前沿”之一，认为人类正站在下一代量子革命的门槛上，量子力学正在导致变革性技术，必须加大投入促进交叉性基础研究。

对于量子时代的科学应用，中国“量子人”团队有着明确的科研路线图：通过量子通信研究，从初步实现局域量子通信网络，到实现多横多纵的全球范围量子通信网络；通过量子计算研究，为大规模计算难题提供解决方案，实现大数据时代信息的有效挖掘；通过量子精密测量研究，实现新一代定位导航等