量子通信：從“天地一體化”走向大眾生活

最有知名度的是量子通信，最有想象力的是量子計算，最有可能先實用化的是量子測量……記者近日在我國量子產(chǎn)業(yè)的重要聚集地安徽合肥采訪獲悉，在這片產(chǎn)業(yè)“無人區(qū)”里，一批中國企業(yè)正與國外企業(yè)站在同一起點，為擁抱產(chǎn)業(yè)化浪潮加速“奔跑”。

量子通信：從“天地一體化”走向大眾生活

早上9點，在位于合肥高新區(qū)的科大國盾量子技術(shù)股份有限公司，表面貼裝生產(chǎn)車間已開始運(yùn)轉(zhuǎn)，經(jīng)過光學(xué)檢測后的電路板，正堆疊起來等待下一步工序。

作為今年7月在科創(chuàng)板上市的“量子科技第一股”，國盾量子創(chuàng)立已有11年。公司生產(chǎn)負(fù)責(zé)人徐炎介紹，為保障國家廣域量子保密通信骨干網(wǎng)絡(luò)一期項目相關(guān)設(shè)備在今年底前按時交付，公司已連續(xù)多日加班加點。

近年來成功研制“墨子號”量子衛(wèi)星與量子通信“京滬干線”，使中國成為世界量子通信應(yīng)用的領(lǐng)先者。兩者結(jié)合，中國與奧地利實現(xiàn)了世界首次洲際量子保密通信，標(biāo)志著構(gòu)建出天地一體化的廣域量子通信網(wǎng)絡(luò)雛形。

目前，量子通信的產(chǎn)業(yè)化方向主要在“保密通信”，與傳統(tǒng)通信相結(jié)合，提高信息傳輸?shù)陌踩浴?/p>

“基于量子的‘不可克隆定理’，量子通信能夠?qū)崿F(xiàn)不怕破解的長期安全。”國盾量子總裁趙勇說，未來將量子計算、量子測量等功能融入，最終可實現(xiàn)高安全性的“量子互聯(lián)網(wǎng)”。

“我們正在與通信、金融等行業(yè)深度合作，開發(fā)更經(jīng)濟(jì)、更便于終端接入的軟硬件產(chǎn)品，拓展2C端用戶。”國盾量子解決方案經(jīng)理張如通說，他們已開發(fā)出量子安全U盾、安全手機(jī)等，未來將有更多產(chǎn)品走入大眾生活。

量子計算：日夜兼程攻關(guān)“超級機(jī)器”

今年9月，我國首個6比特超導(dǎo)量子計算云平臺正式上線，由中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)郭光燦院士團(tuán)隊的成果轉(zhuǎn)化企業(yè)合肥本源量子計算科技有限公司研發(fā)，基于自主研發(fā)的量子計算機(jī)“悟源”，保真度、相干時間等技術(shù)指標(biāo)達(dá)到國際先進(jìn)水平。

對大眾來說，量子計算是一個新奇事物。相比電子計算機(jī)，量子計算機(jī)理論上運(yùn)算能力將有指數(shù)級增長，在密碼分析、氣象預(yù)報、石油勘探、藥物設(shè)計等領(lǐng)域很有前景，被認(rèn)為將是下一代信息革命的關(guān)鍵動力。

但研制難度超乎想象。“量子計算對環(huán)境要求特別高，不僅要超低溫，還要‘超潔凈’，極其微弱的噪聲、光線、磁場和微小顆粒都會擾亂信號，整個系統(tǒng)非常復(fù)雜、困難。”本源公司輪值董事長孔偉成比喻，研制量子計算機(jī)就像“用一個一個的原子壘起一座金字塔”。

十幾年來，在中科大的實驗室里，有一批科研人員為了量子計算機(jī)的夢想日夜奮斗。他們先后實現(xiàn)了單比特、2比特、3比特、6比特的量子芯片，開發(fā)出量子測控一體機(jī)、量子編程語言QRunes。他們?nèi)〉昧藝鴥?nèi)多項零的突破，跟上了國際先進(jìn)科研機(jī)構(gòu)的節(jié)奏。

“從早晨7點到晚上12點，我們每天都有人在實驗室。”本源公司副總裁張輝說，他們正在研發(fā)下一代量子芯片，預(yù)計明年底推出20比特的量子計算機(jī)，未來3年實現(xiàn)50比特到100比特的量子計算機(jī)。

量子測量：“原子級”精密產(chǎn)業(yè)見曙光

相比量子通信、量子計算，量子測量顯得更為神秘。它的應(yīng)用涵蓋科研、醫(yī)療、地質(zhì)、能源、災(zāi)害預(yù)防等。

國儀量子(合肥)技術(shù)有限公司是國內(nèi)最早成立的量子測量企業(yè)，技術(shù)源于中科院院士杜江峰領(lǐng)導(dǎo)的科研團(tuán)隊。

“量子測量的精度可以達(dá)到原子量級。”國儀公司副總經(jīng)理張偉介紹，傳統(tǒng)測量技術(shù)最小只能探測到微米量級，而量子技術(shù)可以精細(xì)千倍、萬倍到納米、亞納米量級，帶來革命性的技術(shù)進(jìn)步。

比如將量子測量用于電網(wǎng)，可以精確監(jiān)測電流、電壓。用于探礦，可以邊鉆井邊測量周邊地質(zhì)成分。用于醫(yī)療，可以精確分析血液微量物質(zhì)含量。

目前在量子領(lǐng)域，中國的論文和專利數(shù)量位居全球第二位。國內(nèi)外的量子測量研究都剛從實驗室走向市場，大家處于同一起跑線。

國儀量子開發(fā)的脈沖式電子順磁共振波譜儀等產(chǎn)品已上市，與能源和電力行業(yè)進(jìn)行了合作研發(fā)。近期，他們還將發(fā)布4款新產(chǎn)品。

“現(xiàn)在量子測量設(shè)備在體積、功耗等方面尚存不足，需要加強(qiáng)研發(fā)，也需要培育一批配套企業(yè)，形成產(chǎn)業(yè)鏈共同提高工程化水平。”張偉說，公司現(xiàn)在全力以赴往前沖，不斷有新技術(shù)冒出來，相信產(chǎn)業(yè)前景將是一片藍(lán)海。(記者徐海濤、汪奧娜、馬姝瑞)

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