瞭望 | 中国量子科技，只看这一篇就够了( 三 ) _信息快讯

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量子京沪干线总控中心中国科学技术大学供图技术、产业和人才三大挑战“第二次量子革命”为世界各国开辟出一条新的科技赛道。今年1月，法国宣布启动量子技术国家战略，计划5年投资18亿欧元，使法国跻身量子领域“世界前三” 。 5月，德国宣布拨款近20亿欧元，使德国在量子竞赛中“跟上步伐” 。 11月中旬，澳大利亚宣布投资1亿澳元推动量子研究商业化。同月底，日本宣布拨款145亿日元，将强化量子保密通信研究，助力经济和军事安全。在全球你追我赶的量子发展态势下，业内人士认为，我国当前至少面临技术、产业和人才三大挑战。先看技术挑战。作为探究微观世界的科学，量子科技研究难度极大。中科院院士王建宇比喻说，实现量子卫星“天地实验” ， “相当于人在万米高空，把硬币扔进地面的一个储钱罐” 。在中科院量子信息重点实验室副主任郭国平看来，研制量子计算机，就像“用原子垒起一座金字塔” 。 “量子计算对环境的要求特别高。不仅要超低温，还要‘超洁净’ 。极其微弱的噪声、光线、磁场和微小颗粒都会扰乱信号，整个系统非常复杂、困难。 ”合肥本源量子计算科技有限责任公司轮值董事长孔伟成说。朱晓波说，当前研制量子计算机的一大技术挑战是提高操纵量子比特的精度，提高运算正确率。 “例如即便单次门运算精度达到99% ， 70次运算下来，正确率就下降到50%以下。 ”再看产业挑战。多位专家表示，当前量子科技的发展正处于从科研到应用的过渡阶段，要加快推进到产业化阶段，需要形成“科研机构+企业+用户”的产业生态。科大国盾量子技术股份有限公司总裁应勇说，在量子通信领域，行业最大的困难是使用规模不大，相对于研发，在产品推广上会有滞后期。同时，量子通信需要用户使用习惯的切换，且改造信息系统的成本代价和工作量非常大，影响了量子通信技术的应用。 “科研机构研发的量子科技产品，需要更多的企业和用户试用。只有在应用中发现问题、创造应用场景并及时反馈给研发端，产业才能迭代发展。 ”郭光灿说。最后，人才供应不足被认为是制约量子科技发展的重要因素。 IBM负责量子战略和生态的副总裁罗伯特·苏托尔曾表示，目前全球量子人才普遍短缺，企业需要与高校更紧密合作，从高等教育阶段开始培养相关人才。比如量子计算方面，急需物理方面人才进行相关硬件研发，同时也需要数学和计算机领域人才。 “我们目前最大的困难是缺人才！”贺羽说，不仅量子理论人才，还需要仪器工程师、光学工程师、微波工程师、算法工程师等。 “蹭概念”“过度拔高”和“学术质疑”挑战之余，量子科技日益扩大的影响力，也引来一些“蹭概念”型产品，以及不专业的“学术质疑”与博眼球的夸大解读。 “量子能量波与人体生物电和谐共振，深层滋养细嫩肌肤”“利用量子纠缠原理让庄稼多吸肥，害虫不能产卵”“量子的波粒二象性就是阴和阳，科学地解释了风水”……采访人员发现，近一年来，国内冒出2000多家各类“量子企业” ，将量子力学原理与化妆品、农业、食品、服装、汽车等传统产业“嫁接” 。专家认为，这些企业并非量子科技的产业化，而是蹭热点的“伪创新” 。 “量子科技到现在，还没有让老百姓可以用的产品，短时间内也做不到，不可能很快就达到能进入千家万户的水平。 ”郭光灿说。专家表示，辨识一件商品到底有没有用到量子科技，要看它有没有用到量子的相干性、叠加性等特性，如果没有用到就是在“蹭概念” 。更直白来说，现阶段量子科技还没有应用到大众生活。与此同时，量子科技在舆论场上也呈现“冰火两重天”的两极评价，既有“量子计算机即将淘汰电子计算机”“量子通信超光速，爱因斯坦都惊讶”这样的过度拔高，也有“量子计算欺世盗名”“量子通信是没用的骗局”这样的彻底否定，给公众带来困惑和思想上的混乱。 “为了避免被过度解读，我们发布信息时已采取更中性表述。比如用‘量子优越性’替代‘量子霸权’ ，用‘量子计算原型机’的称呼强调还处于实验研究阶段，离实用有很大距离。 ”潘建伟院士团队一位学者告诉采访人员，但在信息传播中，依然被一些媒体和个人公众号“添油加醋” 。 “量子计算机一定是未来的重要方向，但它是用来解决电子计算机难以解决的特定问题，并不是在所有问题上都能起到加速作用，它和电子计算机是互补而不是替代关系。 ”清华大学姚期智讲座教授段路明等多位专家表示，量子科技需要客观理性的认知。 “量子科技就像是一个婴儿，未来有无限可能，但现在还不够强壮，更不能‘包治百病’ 。 ”贺羽说。 “甄别对量子科技的质疑，最基本的判据，就是看它有没有在同行审稿的科学期刊上发表论文。 ”中科院科学传播研究中心副主任袁岚峰说，我国量子科技专家有许多论文发表在国际顶级期刊上，而反对量子科技的文章全都是网络文章，没有一篇在学术期刊发表，原因就是这些文章在科学上存在错误，审稿通不过。多位学者分析，近年国内质疑量子的声音越来越多，原因之一是量子理论深奥难懂，量子纠缠、量子叠加等特性又相悖于日常体验，容易让人怀疑。从更深层次来讲，量子科技暂时还未发展到大众应用阶段，出现质疑可以理解为一种关心、急切和担忧情绪。未来不可限“量”量子时代已经扑面而来。加快发展量子科技亟需形成合力、协同攻关。 “在‘第二次量子革命’中引领风潮，不能做‘游击队’ ，一定要组织‘集团军’ 。 ”郭光灿说，量子计算机产业涉及硬件、软件、标准、工程技术、用户习惯等方方面面，需要政府支持、科研机构、企业合作乃至社会大众的关注。据了解，当前的新动向是，一些国家正在组建跨国技术联盟，合力推进量子科技发展。今年6月召开的G7峰会上，美国、英国、日本、加拿大、意大利等7国宣布联合开发一个基于卫星的量子加密网络——“联邦量子系统”（FQS），将统筹资源和资金促进共同研究，计划于2023年发射第一颗FQS卫星。同时国际上也已形成多个量子科技产业联盟，比如IBM的“QNetwork”已有来自高校、实验室及航空、汽车、银行和金融等多个行业的100多个成员，共同推进量子计算的发展和应用。 “量子科技从实验室到市场应用场景，需要大量企业配合。目前国内的本源量子等企业也组建了产业联盟，我们希望能进一步发展壮大。 ”郭国平说。应勇认为，国内应加快形成“量子+”产业生态。 “比如在量子通信行业，网越密、价值越大，带动更多的应用开发和用户群体” 。据了解，近年国内合肥、济南、武汉等城市初步建成量子通信网，近期由合肥市政府、中国电信公司和国盾量子等合作的新一代“合肥量子城域网”已启动建设，包含8个核心网站点和159个接入网站点，网络光纤全长1067公里，将接入政务、金融、医疗等多个行业。作为重大颠覆性创新，量子科技发展的关键是人才。美国相关政府机构倡议将量子信息科学课程加入从幼儿园到高中的教育体系，哈佛大学新增量子科学与工程学位。在中国，今年中科大获批新设立量子信息科学本科专业和量子科学与技术博士学位点。多位学者建议支持鼓励更多高校开设量子科技专业，培养更多的物理、数学、信息、仪器、材料等学科交叉的量子人才。段路明介绍，目前清华大学设立了量子信息本科生班，用交叉学科培养方式，让学生形成从基础到应用的知识架构。 “中国量子科技的发展非常快，应该进一步扩大培养规模，为科研和企业提供足够多的人才” 。中国信息通信研究院预测，未来5年左右，量子计算将可能出现基于含噪声中等规模量子处理器，结合云平台探索具备实用化价值的应用算例；量子通信将聚焦量子信息网络关键技术和使能组件进行攻关，开展组网原型实验并逐步推动构建标准体系，持续探索量子保密通信商用化场景；量子精密测量将有望在新一代定位、导航和授时系统，微弱磁场和重力场测量系统、高灵敏度成像系统等领域率先突破应用。在量子科技高速演进的同时也要看到，其发展与应用前景仍存在长期性和不确定性。中国信息通信研究院技术与标准研究所赖俊森博士介绍，以量子计算为例，可纠错逻辑量子比特的门槛尚未跨越，大规模通用量子计算仍是远期目标，量子计算系统架构和软件体系仍处于初步探索阶段，对工作环境的要求仍十分严苛，超导、光量子、离子阱、半导体、拓扑等多种技术路线并行发展，将来哪条路线将“胜出”仍未可知。 “量子科技前程远大但绝非坦途，必须具备研制‘两弹一星’一样的科学家精神。 ”郭光灿等多位专家强调，不畏艰难险阻才能登上新的“量子高峰” ，抢占制高点、构筑新优势。朱晓波说，量子科技是事关人类未来的关键核心技术领域，希望能有更多兼具智慧和勇气的年轻人进来。 “勇闯科研无人区和产业无人区，扎扎实实做上10到15年，一定会有更重要的成果不断涌现。 ”他说。 ■

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