“第二次量子革命的战鼓已敲响”
全世界奋力谋求“量子优越性”，在于它是一个变“量”——量子叠加、量子纠缠、量子不可克隆等神奇而迷人的特性，使量子技术具有极大应用前景和广阔想象空间 。
“量子力学是一个神秘的、令人捉摸不透的学科 。我们谁都谈不上真正理解，只是知道怎样去运用它 。”诺贝尔奖获得者、美国物理学家穆雷·盖尔曼曾这样说 。
“量子理论的出现，在上世纪引发第一次量子革命，催生了现代信息技术 。”潘建伟介绍，基于量子理论，核能、激光、半导体等科技得以问世，进而发展出计算机、互联网、手机等重大应用 。
进入21世纪，量子领域的新发现、新理论、新技术密集涌现，预示着第二次量子革命已进入起跑期、加速期 。《自然》杂志评论认为：“第二次量子革命的战鼓已敲响！”
“第一次量子革命，人们只问量子理论能让我们做什么，不去问为什么，是被动的观测与应用 。”郭光灿说，第二次量子革命则是主动利用量子特性，开发出量子通信、量子计算和量子精密测量等创新应用 。
简单来说，这些应用的革命性在于——量子计算可以令人类的运算能力实现指数级增长，量子通信可以在理论上做到通信的绝对保密，量子精密测量可以将探测精度从微米级提升至“原子级” 。
当然，量子科技转化为现实生产力的时间表各有不同 。
中科大教授、“祖冲之二号”项目具体负责人朱晓波说：“国际量子学界主流观点认为，研制出有实用价值的容错型通用量子计算机，大约还需要10年到15年 。”
据了解，量子计算包括超导、光量子、离子阱、半导体、拓扑等多条技术路线，目前谷歌、IBM、英特尔、微软、亚马逊、霍尼韦尔等国际科技企业纷纷抢滩，国内的中国科学技术大学、浙江大学、清华大学、南方科技大学等高校以及腾讯、华为、阿里巴巴等企业也已布局研发 。
业界普遍认为，量子计算机的发展将经历三个阶段：
第一阶段，研制50个到100个量子比特的专用量子计算机，实现“量子优越性”里程碑式突破 。
第二阶段，研制可操纵数百个量子比特的量子模拟机，解决一些超级计算机无法胜任、具有重大实用价值的问题 。比如量子化学、新材料设计、优化算法等 。
第三阶段，大幅提高量子比特的操纵精度、集成数量和容错能力，研制可编程的通用量子计算机 。
“包括‘九章二号’和‘祖冲之二号’，世界上目前所有的量子计算机研究都还在第一阶段 。”朱晓波说，学界乐观的观点认为，5年左右会有局部应用落地 。
对于第三阶段的可编程的通用量子计算机，学者们预测，其可用于密码破译、气象预报、金融分析、药物研发、矿产勘探等多个方面 。影响更为深远的是，量子计算机的强大算力将有助于人类认识物理、化学等领域重大基础科学问题，并与人工智能等科技产生“乘法效应”，加速产生“裂变反应” 。
腾讯量子实验室负责人张胜誉告诉记者，他们近期在量子比特的初始化、量子编译和体系结构、大图算法设计等方面取得进展，并在药物研发、材料仿真等产业应用方面积极探索 。
在量子通信领域，全球正处在网络建设和应用探索齐头并进的阶段 。
高约1米、重不足百公斤，深邃的镜头仰望天空……这是近期由科大国盾量子技术股份有限公司推出的全球首款小型化可移动量子卫星地面站 。
“这种地面站重量轻、可移动，12小时内能安装好，边疆、海岛等偏远地区用它与‘墨子号’卫星对接，可以便捷地使用量子保密通信 。”科大国盾公司量子项目总监周雷介绍，他们的另一款新应用是商用量子密钥分发器，每秒可产生上千个密钥，目标是让“光纤可达”的地方都能用上量子通信 。

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