量子科技,是新一轮科技革命和产业变革的前沿领域,主要分为量子计算、量子通信、量子精密测量三大领域。量子科技发展具有重大科学意义和战略价值,是一项对传统技术体系产生冲击、进行重构的重大颠覆性技术创新。各国纷纷出台支持量子技术研发的重大计划、倡议和发展政策,如美国量子“登月计划”、欧盟“量子宣言”旗舰计划、英国“国家量子技术计划”、日本“量子司令部机构”等,旨在从国家战略层面体系化推动量子科技发展。
近年来,中国量子通信技术取得多项突破性进展。比如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”;此后,中国科研人员利用量子卫星在国际上率先成功实现了千公里级的星地双向量子纠缠分发等成果。2017年,全球首条量子保密通信骨干网“京沪干线”项目通过总技术验收。
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。
2020年以来,在量子通信领域中国学者“捷报频传”。有关方面3月宣布,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。有关方面9月宣布,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。
2020年10月16日下午,习近平在中央政治局第二十四次集体学习时强调,深刻认识推进量子科技发展重大意义,加强量子科技发展战略谋划和系统布局。2023年7月,中国科学家成功实现51个超导量子比特簇态制备和验证,刷新所有量子系统中真纠缠比特数目的世界纪录,并首次演示了基于测量的变分量子算法。
进入21世纪,量子科技的发展突飞猛进,新技术、新成果密集涌现,可以说第二次量子革命的战鼓已经敲响。作为率先进入实用化的技术,量子通信受到多国政府、企业的关注,并紧锣密鼓地进行相关布局。到2023年,我国量子通信行业市场规模将达到805亿元。我国运营商同样十分重视其应用发展,尤其是中国电信,创新成果突出。
根据中研普华产业研究院发布的《2023-2028年中国量子科技行业发展前景预测与投资战略规划分析报告》显示:
如今,三家在中国量子科技产业里各具特长的企业,在经历过从实验室“走进量子大街”的阶段之后,又随着产业化的快速推进,正“走出量子大街”。国盾量子如今已入驻新建的总面积约3万平方米的科技园。园区内占地约4000平方米的生产基地内,国盾量子已建设起目前量子信息行业内精度最高的SMT全自动化表面贴装生产线,以及光电模块组装测试车间、整机组装测试车间等。
2023年2月国务院发布的《质量强国建设纲要》,突破量子化计量及扁平化量值传递关键技术,构建标准数字化平台。2023年1月,工业和信息化部等十六部门发布《关于促进数据安全产业发展的指导意见》,内容提到要支持后量子密码算法、密态计算等技术在数据安全产业的发展应用。
若实现量子纠错机制的应用,量子计算有望在10-15年内实现商用,预计量子计算的商用元年在2030年左右。以2030年为量子计算商用元年,预计2030年全球量子计算市场规模将达到140.1亿美元,并以30%左右的增速平缓上涨,至2035年预计会达到489.7亿美元的量子计算市场规模。
业内专家表示,单纯从通话加密而言,这对手机并不是一个新兴功能,量子安全手机在加密的方式和安全性上有了新的突破。但是,通话加密目前并不是手机市场的主流需求,数据安全非常重要,却并不容易被消费者感知。随着智能手机中存有越来越多的个人数据和金融信息,消费者对加密的需求会日益增长。现在普通百姓可以购买量子高清密话手机试试了。
与传统计算机相比,量子计算机有独特优势。传统计算机中1个比特在某个时间只能是0或1中的一个状态,而在量子计算机里,由于量子叠加态的存在,1个量子比特可同时记录0和1两个状态。因此,量子计算机拥有计算能力远超传统计算机的潜力。但目前人类能同时操纵的量子比特还不多,量子计算机尚未走向大规模实用。
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。
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