量子技術(shù)研發(fā)：熱潮下也要冷思考

  ICC訊 在過(guò)去的6年里，量子科學(xué)發(fā)生了明顯的變化，從物理學(xué)家關(guān)注的研究極小尺度宇宙的領(lǐng)域，轉(zhuǎn)變?yōu)槲覀兛赡軐?shí)際應(yīng)用的新技術(shù)的來(lái)源，如傳感器、通信網(wǎng)絡(luò)和計(jì)算機(jī)等。

中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)潘建偉等人曾成功構(gòu)建76個(gè)光子的量子計(jì)算原型機(jī)“九章”，求解數(shù)學(xué)算法高斯玻色取樣只需200秒。這是光量子干涉示意圖。新華社發(fā)

  當(dāng)前，以量子信息技術(shù)為代表的量子科技蓬勃發(fā)展，成為新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革的前沿領(lǐng)域，也成為全球技術(shù)創(chuàng)新的競(jìng)爭(zhēng)高地。量子計(jì)算、量子通信和量子測(cè)量三大領(lǐng)域科研探索和技術(shù)創(chuàng)新保持活躍，代表性研究成果和應(yīng)用探索進(jìn)展亮點(diǎn)紛呈、前景可期，在前沿科技領(lǐng)域和信息通信行業(yè)受到廣泛關(guān)注和討論。

  全球競(jìng)逐量子信息技術(shù)高地

  中國(guó)信息通信研究院2020年發(fā)布的《量子信息技術(shù)發(fā)展與應(yīng)用研究報(bào)告》表明，量子信息技術(shù)研究與應(yīng)用，有望成為未來(lái)重大技術(shù)創(chuàng)新的“動(dòng)力源”和“助推器”，已成為全球人類科技的共同探索與關(guān)注焦點(diǎn)之一。

  美國(guó)國(guó)會(huì)2018年通過(guò)《國(guó)家量子行動(dòng)計(jì)劃》，預(yù)計(jì)五年投資12.75億美元支持量子科技研究與應(yīng)用。美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)研究所表示，到2029年，量子計(jì)算機(jī)將能夠破解現(xiàn)有的128位AES加密等公開密鑰。

  英國(guó)國(guó)家量子計(jì)算中心于2020年開工建設(shè)，預(yù)計(jì)2022年底開放，目標(biāo)是到2025年提供100+量子位用戶平臺(tái)。

  澳大利亞戰(zhàn)略政策研究所稱，澳政府今年將迅速采取行動(dòng)，將量子技術(shù)作為國(guó)家技術(shù)戰(zhàn)略的關(guān)鍵部分。

  中國(guó)量子技術(shù)不斷突破引關(guān)注

  經(jīng)過(guò)近20年的發(fā)展，中國(guó)在量子通信領(lǐng)域躋身全球領(lǐng)先地位，形成了自主可控的產(chǎn)業(yè)鏈，培育和集聚了一批覆蓋核心器件研發(fā)、產(chǎn)品設(shè)備制造、業(yè)務(wù)應(yīng)用開發(fā)等各環(huán)節(jié)的企業(yè)。

  7月6日，啟科量子舉辦“量子賦能·非凡征途”2021產(chǎn)品發(fā)布會(huì)，推出了新一代QKD（量子密鑰分發(fā)）設(shè)備、QKD專用光芯片以及分布式離子阱量子計(jì)算機(jī)工程機(jī)。首席執(zhí)行官陳柳平表示，目前國(guó)內(nèi)量子通信產(chǎn)業(yè)發(fā)展有四大趨勢(shì)，即芯片化、小型化、國(guó)產(chǎn)化及標(biāo)準(zhǔn)化。量子科技發(fā)展要堅(jiān)定不移走自主創(chuàng)新道路，要不斷突破關(guān)鍵核心技術(shù)。

  此外，我國(guó)高校也在加速量子信息技術(shù)的研究。近日，中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)潘建偉、張軍等聯(lián)合浙江大學(xué)教授儲(chǔ)濤研究組，通過(guò)研制硅基光子集成芯片和優(yōu)化實(shí)時(shí)后處理，實(shí)現(xiàn)了速率達(dá)18.8Gbps的迄今世界最快實(shí)時(shí)量子隨機(jī)數(shù)發(fā)生器。對(duì)此，澳大利亞《萬(wàn)物科學(xué)》雜志評(píng)論稱，“中國(guó)研究團(tuán)隊(duì)已經(jīng)超越了谷歌！”

  統(tǒng)籌兼顧技術(shù)發(fā)展與社會(huì)影響

  澳大利亞工程量子系統(tǒng)卓越研究理事會(huì)中心研究員塔拉·羅伯森近日在《對(duì)話》雜志上發(fā)文稱，第二次量子革命即將到來(lái)。無(wú)論是醫(yī)療保健、金融服務(wù)、天氣建模，還是國(guó)防和網(wǎng)絡(luò)安全領(lǐng)域，量子技術(shù)或?qū)⒂绊懮鐣?huì)生活的方方面面。

  然而，技術(shù)發(fā)展的歷史表明，不能簡(jiǎn)單地假設(shè)新的工具和系統(tǒng)將會(huì)自動(dòng)符合公眾利益?！拔覀儽仨氃O(shè)想到量子技術(shù)發(fā)展可能為社會(huì)帶來(lái)的后果，以及今天做出的量子設(shè)計(jì)選擇可能會(huì)對(duì)我們將來(lái)的生活方式產(chǎn)生何種影響?！绷_伯森寫道。

  舉個(gè)例子，量子計(jì)算機(jī)作為著名的量子技術(shù)應(yīng)用，其優(yōu)勢(shì)在于能夠處理一臺(tái)普通計(jì)算機(jī)花費(fèi)數(shù)百萬(wàn)年才能完成的令人難以置信的復(fù)雜任務(wù)。其模擬分子的任務(wù)旨在提高對(duì)未來(lái)新藥性能的預(yù)測(cè)，并加速藥物開發(fā)。但一個(gè)難題是，投資于量子技術(shù)的物理基礎(chǔ)設(shè)施成本巨大，這意味著所有權(quán)可能會(huì)集中在最富有的國(guó)家和公司，這或會(huì)加劇由技術(shù)造成的權(quán)力分配不均。同時(shí)，量子計(jì)算機(jī)的興起還引發(fā)了人們對(duì)互聯(lián)網(wǎng)上隱私泄露的擔(dān)憂。

  如何避免在沒有做好充分準(zhǔn)備和風(fēng)險(xiǎn)考慮的情況下大搖大擺地進(jìn)入量子時(shí)代？在各國(guó)和企業(yè)競(jìng)相開發(fā)量子技術(shù)的同時(shí)，如何解決量子技術(shù)帶來(lái)的社會(huì)問(wèn)題？或許，只有真正解決了量子技術(shù)對(duì)社會(huì)帶來(lái)的潛在影響后，才能更好地讓科技造福人類。