继5G之后，又一个新鲜的名词引起大家的关注——量子科技。从顶层设计、战略投资再到人才培养……近年来，全球多国在量子科技领域持续投入。什么是量子科技？在量子科技赛道中，中国处在什么位置？
到底什么是量子科技？
我们先从反面的角度认识一下什么“不是”量子科技。
“所有卖给普通老百姓的，能直接在线上线下的商店中，看到的明码标价的所有前缀中有‘量子’两个字的科技产品或者服务，都不是量子科技。毫无例外。” 中国科普作协成员汪诘表示。
据汪诘介绍，量子科技到目前为止，还没有任何成熟的可以大规模商用的产品落地。世界上也确实存在量子科技的产品，但它们的销售对象是世界上极少数一些做科研的单位。
那么，到底什么是量子科技？
先做一个基本的名词解释，在“量子科技”这个语境下所指的“量子”的意思是“能量的最小单位”，它通常是一类“基本粒子”的统称，最常指的是电子和光子。
量子科技是量子物理与信息技术相结合发展起来的新学科，它是以量子力学为基础，把量子系统“状态”所带有的物理信息，进行信息编码、计算和传输的全新信息技术。
就目前来说，世界上可以接近实用的量子科技有三个主要的应用方向，分别是量子保密通信、量子计算机和量子传感器。
应用方向1：量子保密通信
量子保密通信是利用量子的某些特性来防止通信被窃听的技术。
随着量子力学的不断深入发展，科学家们找到了从理论上可以彻底杜绝通信内容被窃取的方法，而且方法还不止一种。它的具体应用成果就称为“量子保密通信”，可以保证通信内容不会被第三方窃听。
应用方向2：量子计算机
量子计算机是运行原理与传统电子计算机完全不同的一种通用计算设备。
全世界目前最先进的量子计算机之一是谷歌公司在今年8月28日登上顶级期刊《科学》杂志的那台量子计算机，他们成功用12个量子比特，模拟了二氮稀这种物质的异构化反应。这是一个非常重大的成就，让量子计算机向实用型计算设备又迈进了一步。这台量子计算机最多可以操控53个量子比特。
应用方向3：量子传感器
量子传感器就是利用量子效应设计的传感装置。
量子态对环境变化异常敏感，这对于量子计算机来说是个很糟糕的特征，但对于传感器来说，就是一个极佳的特征。科学家们正是利用了量子的这种超高敏感性，可以对电磁场、温度、压力、惯性等物理量进行超高精度的测量。
相比于量子保密通信、量子计算机，量子传感器似乎不太起眼，但让我们普通老百姓首先能用上的量子科技，很可能就是量子传感器。
量子科技赛道中国处在什么位置？
“近年来，量子科技发展突飞猛进，成为新一轮科技革命和产业变革的前沿领域。加快发展量子科技，对促进高质量发展、保障国家安全具有非常重要的作用。”对于发展量子科技的重要意义，清华大学副校长、中国科学院院士薛其坤作出解释。
在量子信息技术中，具有代表性的是量子通信和量子计算。这也是各主要科技大国重点抢占的战略技术高地。
近年来，中国量子通信技术取得多项突破性进展。
1
2016年8月，中国发射了自主研制的世界上首颗空间量子科学实验卫星“墨子号”。
2
2020年3月，中国科学技术大学潘建伟团队等研究人员实现了500公里级真实环境光纤的双场量子密钥分发和相位匹配量子密钥分发，传输距离达到509公里，创造了新的世界纪录。
3
2020年9月，郭光灿院士团队与奧地利同行合作，首次实现了高保真度的32维量子纠缠态，显著提高了量子通信的信道容量。
国际社会纷纷加大研发力度和投入，力争抢占技术制高点。
1
日本2013年就计划未来10年投入400亿日元研发量子信息技术。
2
英国2014年设立“国家量子技术计划”，每年投资2.7亿英镑用于建立量子通信、传感、成像和计算四大研发中心。
3
欧盟2016年宣布了预算10亿欧元、为期十年的“量子技术旗舰计划”。
目前，全球量子技术最领先的是美国，近十年来美国每年投入约2亿美元用于各细分领域的研究，2018年还几乎在十年内拨款12.75亿美元全力推动量子科技发展。最新动向是在10月7日，白宫科学和技术政策办公室启用了国家量子协调办公室的官方网站，同时发布了《量子前沿报告》。
此外，在量子计算赛道，谷歌、微软、英特尔等西方科技企业拥有先发优势，通过不同技术路径不断实现对更多量子比特的操纵。
中国研究人员也在量子计算方面奋起直追。
中国科学技术大学、清华大学等高校近年来都在量子计算领域取得了一些阶段性成果。百度、阿里巴巴、腾讯、华为等科技企业也相继出台了量子计算研究计划。今年9月，百度、本源量子等企业先后发布了自己的最新量子计算云平台，使普通用户也能通过云技术使用量子计算。
薛其坤表示：“我国在量子科技的基础研究方面有很多的亮点，在量子精密测量传感上也有不少进展，比如北斗用的时间测量系统将定位提高到了一个很高的精度，这就是量子科技在全球定位或者是卫星导航系统中的一个重要应用。最近在量子卫星上的一个实验，我国做到了千公里级的量子密钥分发，这也是今年刚刚取得的成果。所以不管在基础研究方面，还是在通讯、量子计算等方面，我国都有很多可圈可点的东西。”
“总体上看，我国已经具备了在量子科技领域的科技实力和创新能力。同时，也要看到，我国量子科技发展存在不少短板，发展面临多重挑战。”薛其坤说道。
“实际上我们在量子科技、量子技术上的短板，和我们现在在信息技术上的短板有点类似，比如支撑设备、关键核心元器件等方面，也涉及到量子技术的一些问题，所以我觉得加强关键核心元器件这种高端的技术材料、设备研发，是目前需要解决的一些短板。”薛其坤介绍道。
如何下好“先手棋”？
近年来，量子科技发展突飞猛进，成为新一轮科技革命和产业变革的前沿领域。量子科技发展如何“补短板”？我国应如何下好“先手棋”？
“量子科技并非像区块链一样是一个技术革新或者新技术应用，它实际上是基础研究的一个方向，会使得所有的技术都会要跟着产生变革。新兴技术一定会带来重大的冲击，目前才刚刚开始。”中国科学技术大学韩正甫教授表示。
清华大学姚期智讲座教授段路明说：“在量子科技领域下好先手棋，我国科学家要把握住第二次量子革命的机遇。第一次量子革命已经对人类产生了非常重大的影响，我国第一次量子革命起到的作用较小，第二次量子革命正当其时，量子领域每一个人都大有可为。在这个技术大规模应用之前，我们要
积极做好基础研究，未来一定会取得重大突破。”中国科学技术大学教授郭国平表示：“发展量子科技，决不能只停留在做几个样品、发一些论文、开几次会上。要把它真正用起来，用来满足用户的需求，才能够起到增强国力、保持竞争优势的效果。”
重大发明创造、颠覆性技术创新关键在人才。对此，中科院院士、中国科学院大学副校长吴岳良表示：“基础研究重大理论的突破，是由科研人员的好奇心驱动的，要靠科学问题驱动。而这需要长期的积累、稳定的支持，需要摒弃论文数量、杂志影响因子等不良导向。”
北京市科学技术委员会主任许强说：“要加快量子科技领域人才培养力度，加快培养一批量子科技领域的高精尖人才，建立适应量子科技发展的专门培养计划 ，打造体系化、高层次的量子科技人才培养平台。”
“需要在共享的机制下，与国外开展更好的合作。”薛其坤说：“科学家面临的很多问题是人类下一代信息技术的共同问题，这些方面可能有一些竞争，更多的竞争是产业上的，但在量子的科研上，可以加强合作。”
北京量子院杨仁福研究员说：“计算、通信、精密测量这三个量子方向，可能跟应用层面接触比较紧密，尤其量子精密测量，很多设备仪器跟产业化转化更紧密，产学研成果转化很重要。我们的经验是尽量布局一批专利，尽量把我们的创新方案以知识产权的形式保护起来，比如原子钟、磁力仪，国外已经布局了专利，买国外产品是有专利保护的。我们也要在研究基础上布局一批专利，进行成果转化，走向应用。希望专利相关部门在产学研方面对量子科技发展给予大力支持。”
✿本文 由传播君综合自光明日报、央广网、澎湃新闻、科技日报等。
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