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全球主要经济体竞下“先手棋”:量子科技为何重要?

来源:中国新闻网2021-05-08 09:17

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  中新社北京5月7日电 题:全球主要经济体竞下“先手棋”:量子科技为何重要?

  作者 刘亮 张颖

  世界首颗量子科学实验卫星“墨子号”、世界首台单光子量子计算机....。.近年来,随着中国量子科技的发展,“量子”这个神秘的概念逐渐走进公众视野。

  与此同时,这一象征着新一轮科技革命的前沿领域,也吸引不少全球主要经济体竞相从顶层设计、战略投资、人才培养等层面下“先手棋”。那么,什么是量子科技,为何它如此重要?量子科技又有哪些潜在应用前景?

  什么是量子科技?

  量子科技,顾名思义,即围绕量子研究衍生的科学技术。从现代物理学发展史看,量子有关概念的提出最早可追溯到19世纪末至20世纪初。

  彼时,一些欧洲物理研究者认为,从牛顿力学到热力学、电磁理论,人类的“物理学大厦”已全部落成,鲜有展开研究的余地。但随着德国物理学家马克斯·普朗克在1900年提出了量子理论,经典物理学迎来了一场影响深远的革命。最终,量子理论与相对论一起,构成了现代物理学两大支柱。

  根据量子理论,量子是最小的、不可再分割的能量单位,研究量子即研究物质世界微观粒子运动的规律。但有意思的是,量子的状态和位置可谓变化莫测,甚至还有些“违背常理”,如著名的难知死活的“薛定谔的猫”即一典型实验。

  百余年来,基于量子理论,核能、激光、半导体、芯片等科技得以问世,进而发展出计算机、互联网、手机等人类社会的重大应用。而近年来,量子领域的新发现、新理论、新技术如雨后春笋般涌现,更预示着量子领域已进入加速发展的新浪潮。

  量子科技为何如此重要?

  针对近年来量子领域的迅速发展,中国科学院院士郭光灿曾强调,未来围绕量子通信、量子计算和量子测量三大领域展开的创新应用将是关键。

  业界观点普遍认为,量子应用具有显著优势:量子通信可在理论上做到通信的绝对保密;量子计算可实现运算的指数级增长,几秒钟即可破解传统计算机需数万年才能破解的复杂密码;量子测量可达到原子量级,而传统测量技术最小只能探测到微米量级....。.

  在新技术前景的推动下,全球主要经济体都在竞相出台量子科技发展战略,并将其视为抢占经济、军事、安全等领域全方位优势的战略制高点。

  2018年,美国通过《国家量子计划法案》,制定量子科技长期发展战略,并斥资12.75亿美元开展量子信息科技研究等;同年,欧盟为期10年的10亿欧元“量子旗舰计划”也正式启动。俄罗斯也不甘落后,于2019年通过了国家量子技术发展路线图,其提议的计划总预算为511亿卢布。此外,日本、英国、新加坡、澳大利亚等国亦雄心勃勃,已陆续推出量子技术发展战略计划。

  量子科技进入“商业化前夜”?

  刻下,“量子概念”正处在时代“风口”。从当前有关研究进展看,尽管量子科技离进入大规模普及还有很长一段路要走,但相关前景广阔。

  以量子计算为例,根据国际数据公司(IDC)预测,到2027年,全球量子计算市场规模将达到107亿美元,与2017年相比,10年内增长超过40倍。波士顿咨询公司预计,到2030年,量子计算市场的潜力将超过500亿美元。

  从应用前景上看,量子计算有望在研发新药、破解密码、能源勘探、气象预报、金融分析以及人工智能等领域大显身手。量子通信方面,信息系统的安全性将大幅提升,同时,随着量子通信带宽的增加以及网络覆盖的加深,量子互联网,以及基于图片、视频、虚拟现实(VR)等传输形式的应用将出现。量子测量则可以在地形测绘、医学检验、传感器等领域发挥重要作用。

  值得一提的是,当前中国量子技术研究已在全球版图中占据重要位置。尤其在量子通信,中国已基本处于国际领先水平。但也应看到,中国量子科技在支撑设备、关键核心元器件等仍存在不少短板。对此,中国官方亦在持续加码相关投入,并将量子科技纳入“十四五”乃至更长时期里重点布局的前沿科技领域。

  可以预见,随着全球主要经济体“量子计划”的战鼓相继敲响,在时代风口、国家政策、资本等多重助力下,量子科技大规模应用推广或许就在不远的将来。(完)

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