【安徽日报】中科院院士潘建伟:新量子革命将推动人类文明巨大进步 2018-06-12

本报记者 桂运安

5月29日,中科院学部第六届学术年会暨全体院士学术报告会在北京举行。中科院院士、中科大常务副校长潘建伟在《新量子革命:从量子物理基础检验到量子信息技术》的报告中认为,以量子信息技术为代表的第二次量子革命将会带来人类社会物质文明的巨大进步,也给了中国一个从经典信息技术时代的跟随者、模仿者转变为未来信息技术引领者的伟大机遇。

 

过去的牛顿力学认为,如果初始状态确定,那么根据力学方程,所有粒子未来的运动状态都是可以精确预言。 “如果按照这个思路再往下思考,一切事件都是在宇宙大爆炸时就已经确定好的吗?个人的努力还有意义吗?但人显然是有自由意志的。”潘建伟引用霍金的一句话:即使是相信一切都是上天注定的人,在过马路时也会左右看。

 

正是对牛顿力学的怀疑,促成了量子力学的诞生。 20世纪初,随着量子力学建立而催生的第一次量子革命,使得人类在能源、信息、材料和生命等科学领域获得了空前的发展。然而,随着信息技术的发展,第一次量子革命催生的多个重要产业领域,已经逐渐逼近其技术极限,进一步发展遇到严重阻碍,以量子调控和量子信息技术为标志的第二次量子革命呼之欲来。

 

在量子通信领域,潘建伟团队近年来先后发射世界首颗量子通信实验卫星“墨子号”、建成世界首条千公里级量子保密通信 “京沪干线”。结合“墨子号”和“京沪干线”,中国与奥地利首次成功实现洲际量子通信。 “去年,‘墨子号’每秒可分发1000个密钥,比同距离光纤提高20个数量级;现在,每秒钟可以稳定分发十万个密钥甚至几十万个密钥。 ”潘建伟说,按照量子信息技术发展趋势,通过10年至15年的努力,我国在量子通信方面有望构建完整的空地一体广域量子通信网络技术体系,实现量子通信网络和经典通信网络的无缝衔接。

 

在量子计算领域,潘建伟团队去年研制出首台超越早期经典计算机的光量子计算机,成果入选2017年度中国十大科技进展新闻。潘建伟说,量子计算机的计算能力随可操纵的粒子数呈指数增长,一台操纵100个粒子的量子计算机,对特定问题的处理能力可达到目前全世界计算能力总和的100万倍。一旦量子计算机研制成功,将会对现有密码体系带来崩溃性的冲击。但由于量子纠缠、量子叠加、量子不可测量等特性,使得量子通信的安全性与计算能力无关,即使在量子计算机时代,照样可以保障信息的无条件安全。当前,多个国家正在攻关量子计算机。“届时,量子计算可为人工智能、密码分析、气象预报、石油勘探、基因分析、药物设计等所需的大规模计算难题提供解决方案,并可揭示量子相变、高温超导、量子霍尔效应等复杂物理机制。 ”潘建伟表示。

 

在量子测量领域,潘建伟团队也作出了积极的探索。通过量子精密技术可以实现新一代定位导航、激光制导、水下定位、医学检测等。比如,有了加速度的量子精密测量技术,潜艇下海之后可以精确导航,在海底不会迷失方向;用先进的量子精密测量技术,甚至可以“看清”单个细胞的性质是否发生变化。潘建伟透露,利用目前最好的传统自主导航技术,水下航行100天后,定位误差达数十公里,需要定期上浮使用卫星修正;而利用原子干涉重力仪等高精度量子自主导航系统,水下定位航行能力可大幅提升,不需卫星修正就可实现长期自主导航。

 

“当前,量子力学已从最基础的研究出发,慢慢发展成精致的技术,变成了实用化研究。实用化发展起来的技术,又可用于支撑量子力学非定域性检验研究和量子引力检验。因此,对基础研究的肯定,无论何时都不过分。 ”潘建伟说。

 

安徽日报2018年6月12日

http://epaper.anhuinews.com/html/ahrb/20180612/article_3671717.shtml


     
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