诺贝尔物理学奖漫谈：量子技术有何应用，我国已走在世界前列

就在昨天量子通信应用，2022年诺贝尔物理学奖公布，来自法国、美国和奥地利的三位科学家，凭借在“纠缠光子实验、验证违反贝尔不等式、以及开创量子信息科学”方面所做出的贡献，获得了这一殊荣。一时间全世界都把目光投向了量子科学，似乎量子技术的时代就在前方向我们招手。

2022年诺贝尔物理学奖得主，从左至右依次：法国科学家Alain Aspect、美国科学家John F. Clauser和奥地利科学家Anton Zeilinger

对于我们大众而言，量子科学是极为高深的理论，绝大多数人都无法理解。而有关量子理论的一些技术应用，却非常有希望能影响到我们的日常生活和社会发展。今天，我们不谈那些深奥的理论，带你看看量子技术的三大应用，以及我们国家在这些领域的发展到底有多强。

量子通信

当你和亲爱的人想拨个视频说点悄悄话，你是否担心网络上隔墙有耳？通过正在上演的俄乌冲突，你是否深刻地感受到了战场上安全高效通信的重要性？量子通信，就能够解决这些问题。

量子通信是利用量子叠加态和量子纠缠效应进行信息传递的新型通信方式。相比于我们目前打电话、上网的通信方式，量子通信具有无法被窃听和破解的绝对安全保证。并且利用量子的这些特性，量子通信可以超越传统通信的极限条件，获得更加高效的通信效果，并且具有非常良好的抗干扰能力。量子通信的这些优势，能够让它在未来发挥巨大的作用。

在量子通信方面，我们国家妥妥地处在世界领先地位。我们率先发射了首颗量子科学实验卫星“墨子号”，并建成了千公里级的量子保密通信的“京沪干线”，在此基础上成功构建了天地一体化量子通信网络的雏形，跨度达4600公里。目前量子通信的专利申请数我国排名第一，在全国各个地区也先后建立了有关量子通信的科技工程。未来我们还将继续领跑这一领域。

量子计算

自从计算机被发明以来，其计算性能以几何倍数不断提高。但如今，计算性能的提升脚步逐渐放缓。现在英特尔、苹果等推出的全新芯片，很难再看到炸裂般的性能提升。传统的计算架构似乎靠近了性能的尽头。而量子计算的出现，将把计算性能再次带上新的高度。

量子计算是一种遵循量子力学规律，调控量子信息单元进行计算的新型计算模式。由于量子力学叠加性的存在，量子计算机在处理问题时的速度，要远远快于传统的通用计算机，适合解决超大规模的计算任务。

我国成功构建了光量子计算原型机“九章”，与超导量子计算原型机“祖冲之”，并随后不断升级。在求解高斯玻色取样数学问题上，“九章2.0” 要比目前全球最快的超级计算机快10的24次方倍（亿亿亿倍）。对于量子随机线路取样的任务，“祖冲之2.0”要比全球最快的超级计算机快1000万倍以上，并且可以实现编程。“九章”和“祖冲之”也使我国成为唯一在两条技术路线上实现量子优越性的国家

可以说，我国在量子计算领域实力雄厚，相关产业的落地和商业化发展也在不断推进和尝试。就在今年年初，我国首个量子计算全球开发者平台正式上线。百度、华为等大公司也在量子计算领域不断投入，取得了突破。比如，华为的HiQ量子计算云平台，百度的产业级超导量子计算机“乾始”。量子计算有望在不远的将来，赋能我们生活的方方面面。

量子测量

现在是几点钟？你现在在什么位置？从你家去上班该怎么走？这些问题的回答，离不开测量技术的发展。伴随着时间、空间测量的精度不断提升，通信、定位、导航等技术才得以广泛应用，成为现代生活不可或缺的一部分。近年来，随着量子技术的进步，量子测量成为了精密测量的发展方向，有望引领新一代传感器的变革，让我们以前所未有的精度进行测量。

量子测量有三把尺子。第一，是基于微观粒子能级测量。依据此，科学家们发明了原子钟，精度可以做到两千万年只差一秒。我们的北斗导航卫星里，就应用了原子钟实现精准导航。第二是基于量子相干性测量。现在已经广泛应用于陀螺仪、重力仪、重力梯度仪等领域，例如冷原子干涉量子陀螺仪等。第三是基于量子纠缠进行测量。我国科学家利用这一点，首次在测量精度上逼近了最优海森堡极限——也就是量子力学理论范畴内所能达到的最高精度。有了量子测量，我们就最准确地把握各种变化。

总的来说，量子技术属于战略性、基础性的前沿科技创新领域，可以在通信、计算、测量等方面，突破目前技术的桎梏，事关全球科技革命和产业变革的走向，是国际竞争的焦点。这次诺奖颁发给这一领域，无疑是为我们揭示了未来的发展方向。

（编辑：航空爱好网）

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