今年是量子力學誕生100周年，聯合國教科文組織宣布今年為“國際量子科學與技術年”。
從1900年普朗克提出量子假說，到1925年矩陣力學和波動力學的誕生標志著量子力學初步形成，量子力學的建立堪稱科學史上范式革命的典范，不僅為基礎科學提供了深刻的啟示，還催生了眾多革命性的技術應用。
成功構建超導量子計算原型機“祖沖之三號”、實現上萬公里星地量子通信、成功研制量子磁力儀等量子傳感器……今年以來，我國在量子計算、量子通信、量子測量等領域不斷取得新突破，進一步提高了利用量子技術獲取、傳輸和處理信息的方式和能力。
量子計算：加速技術迭代攻關
如果把量子科技比作一架“飛機”，那么量子計算、量子通信和量子測量則相當于飛機的“發動機”“無線電”和“雷達”，分別用來獲取更強算力、更安全通信和更精準的測量。
量子計算的發展最早可以追溯到上世紀80年代，隨后幾十年里，理論物理學家不斷完善其理論基礎。近年來，隨著科學技術的不斷發展，量子計算逐漸從構想邁入實踐，成為國際科技前沿領域的一大熱點。
今年3月，由中國科學技術大學科研團隊聯合國內多家科研機構研制的超導量子計算原型機“祖沖之三號”正式對外發布，其處理“量子隨機線路采樣”問題的速度打破超導體系量子計算優越性世界紀錄，比最快的超級計算機快千萬億倍。
量子計算被認為可能是下一代信息革命的關鍵技術，量子計算優越性是量子計算具備應用價值的前提條件。中國科學院物理研究所研究員范桁指出，我國的量子科技正在從實驗室階段的基礎研究向大規模、可實用的示范應用場景加速過渡，量子計算的潛在算力優勢受到金融、航空航天、制藥等行業的重視。
近日，由科大國盾量子技術股份有限公司等單位聯合研制的超導量子計算測控系統正式交付使用。這一服務于“祖沖之三號”的核心設備，將為我國后續研發更大規模可糾錯超導量子計算機打下堅實基礎。
“只有實現量子優越性，量子計算機才能成為‘超強大腦’。”安徽省量子信息工程技術研究中心主任、科大國盾研發總監唐世彪介紹，科大國盾目前正在不斷進行技術攻關，完善自主可控的量子計算產業生態。
量子通信：邁向產業化應用推廣
今年以來，我國在量子直接通信技術上連續取得突破：刷新百公里量子直接通信速率紀錄、成功構建300公里全連接量子直接通信網絡、完成模塊級量子直接通信設備搭載火箭的發射與回收驗收。
清華大學教授、北京量子信息科學研究院副院長龍桂魯介紹，作為量子通信領域的重要分支，今年以來的幾項重要成果標志著量子直接通信向實用化、網絡化、空天化發展邁出關鍵一步。
在量子密鑰分發技術上，今年中國科學技術大學與國內外多個科研團隊合作，在中非相隔12900多公里的距離上通過衛星完成對圖像數據“一次一密”加密和傳輸。國際學術期刊《自然》雜志在線發表了這一成果，審稿人稱贊其為“向長距離安全量子通信的現實飛躍”。
21世紀初，全球量子信息技術研究正處于快速起步階段，我國就已認識到有關技術的重要性，憑借技術領先與基建優勢在量子通信領域占據戰略主動。在范桁等專家看來，這得益于國家層面的高度重視和持續投入，以及科研團隊的長期積累和持續攻關。
“在網絡攻擊威脅日益嚴峻的當下，我國量子通信正在進入產業化應用推廣階段，將為金融交易、醫療數據管理、國家安全等關鍵領域構筑起信息安全防線，助力構建可信數字生態。”龍桂魯說。
量子測量：探索豐富應用場景
今年5月，國儀量子技術（合肥）股份有限公司發布了自主研制的鉆石單自旋傳感器、量子磁力儀、微波場強儀等量子傳感器。
“我們一邊在實驗室里探索前沿科技，把測量精度指標不斷提高，一邊探索豐富應用場景。”安徽省量子精密測量技術制造業創新中心主任、國儀量子技術（合肥）股份有限公司董事長賀羽說，比如在醫療領域，測量心臟磁場的儀器可以對冠心病進行早篩；在工業領域，可以與鋰電企業合作進行原材料質量的篩選控制。
早在20世紀60年代，我國就開始探索以原子鐘為主的時間頻率標準測定技術。經過幾十年的發展，量子精密測量技術近年來已進入快速發展期，走向了產業化。
今年1月，由南方電網牽頭，中國科學技術大學、中國電氣裝備西安西電高壓開關有限責任公司等單位聯合研制的全球首套±800千伏特高壓直流量子電流傳感器成功落地，標志著量子測量技術在電力系統實現應用。
多位專家表示，盡管我國量子測量技術已取得關鍵性突破，但與先進國家相比，仍有較大追趕空間。基礎理論的突破仍顯不足，限制了技術發展的深度和廣度，在成本控制、應用場景深度拓展以及提升市場認知與接受度方面仍需持續努力。
“如果把量子科技的發展比作是一場‘馬拉松’，我們不僅要有‘領跑’的能力、‘搶跑’的勇氣，更要有‘耐跑’的戰略定力。”范桁說。
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