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(jì)算,最有可能先實(shí)用化的是量子測(cè)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(diǎn),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(diǎn),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(cè)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(xiàng)目相關(guān)設(shè)備在今年底前按時(shí)交付,公司已連續(xù)多日加班加點(diǎn)。
近年來成功研制“墨子號(hào)”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(shí)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(jì)算、量子測(cè)量等功能融入,最終可實(shí)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(jì)算:日夜兼程攻關(guān)“超級(jí)機(jī)器”
今年9月,我國首個(gè)6比特超導(dǎo)量子計(jì)算云平臺(tái)正式上線,由中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)郭光燦院士團(tuán)隊(duì)的成果轉(zhuǎn)化企業(yè)合肥本源量子計(jì)算科技有限公司研發(fā),基于自主研發(fā)的量子計(jì)算機(jī)“悟源”,保真度、相干時(shí)間等技術(shù)指標(biāo)達(dá)到國際先進(jìn)水平。
對(duì)大眾來說,量子計(jì)算是一個(gè)新奇事物。相比電子計(jì)算機(jī),量子計(jì)算機(jī)理論上運(yùn)算能力將有指數(shù)級(jí)增長,在密碼分析、氣象預(yù)報(bào)、石油勘探、藥物設(shè)計(jì)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(dòng)力。
但研制難度超乎想象。“量子計(jì)算對(duì)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(chǎng)和微小顆粒都會(huì)擾亂信號(hào),整個(gè)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(jì)算機(jī)就像“用一個(gè)一個(gè)的原子壘起一座金字塔”。
十幾年來,在中科大的實(shí)驗(yàn)室里,有一批科研人員為了量子計(jì)算機(jī)的夢(mèng)想日夜奮斗。他們先后實(shí)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(cè)控一體機(jī)、量子編程語言QRunes。他們?nèi)〉昧藝鴥?nèi)多項(xiàng)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(diǎn)到晚上12點(diǎn),我們每天都有人在實(shí)驗(yàn)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(jì)明年底推出20比特的量子計(jì)算機(jī),未來3年實(shí)現(xiàn)50比特到100比特的量子計(jì)算機(jī)。
量子測(cè)量:“原子級(jí)”精密產(chǎn)業(yè)見曙光
相比量子通信、量子計(jì)算,量子測(cè)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(cè)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(duì)。
“量子測(cè)量的精度可以達(dá)到原子量級(jí)。”國儀公司副總經(jīng)理張偉介紹,傳統(tǒng)測(cè)量技術(shù)最小只能探測(cè)到微米量級(jí),而量子技術(shù)可以精細(xì)千倍、萬倍到納米、亞納米量級(jí),帶來革命性的技術(shù)進(jìn)步。
比如將量子測(cè)量用于電網(wǎng),可以精確監(jiān)測(cè)電流、電壓。用于探礦,可以邊鉆井邊測(cè)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(cè)量研究都剛從實(shí)驗(yàn)室走向市場(chǎng),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(cè)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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