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剛剛過去這一周，“量子科技”這個詞在各大新聞媒體上刷屏了。繼人工智能、區塊鏈之后，量子科技成為中共中央政治局又一個集體學習的前沿科技領域。
如今，你可以很容易從人臉識別、面部解鎖等應用中感知到人工智能技術。以比特幣為代表的數字貨幣熱潮也讓區塊鏈技術迅速為大眾所知。與之相比，量子科技距離普通人的生活還非常遙遠。
可以肯定地說，你目前接觸到的各式各樣冠以量子之名的“量子波動速讀”、“量子按摩儀”等等，都與真正的量子科技毫無關系。
那么量子科技是什么？有什么應用？為何量子科技如此重要？
先來看量子科技的一個重要應用方向——量子計算。
“自然界并不像經典物理學描述的那樣，真見鬼，要想模擬自然，最好用量子力學。”1981年，美國物理學家費曼在這番話中提出借助量子力學打造一種新型計算機的想法，解決經典計算機無法解決的問題——這就是量子計算機的萌芽。
經典計算機的基本信息單位是比特，一個比特要么是0，要么是1。量子計算機則以量子比特為基本信息單位，由于量子具有疊加和干涉等特性，一個量子比特可以同時處于0和1的狀態，這種特性使得量子計算機在處理特定問題上會遠遠超過任何經典計算機。
“它們可能會徹底變革化學。化學反應太多太過復雜，現有計算機無法精確模擬，量子計算機可以破解繁雜的數學難題，可應用于材料科學、制藥、電池等領域。”《經濟學人》雜志寫到。
過去40多年，量子計算機開始從設想、逐漸發展，演變成為科技巨頭的研究項目。在國際上，谷歌、IBM、英特爾、微軟等公司一直在量子計算領域布局多年，其中谷歌的研究成果最為矚目。
2019年10月，谷歌的一項研究登上《自然》雜志150周年版封面
，被認為是量子計算領域的里程碑事件。
在這項研究中，谷歌利用一臺54量子比特的量子計算機實現了經典架構計算機無法完成的任務。研究員們估計，這臺機器在三分多鐘時間內完成的一項任務，若用世界上最強大的傳統計算機來解決，大約耗時一萬年。
谷歌CEO桑達爾·皮查伊宣布谷歌實現“量子霸權” 圖片來源：視覺中國
這項研究旨在解決一項人為設計的問題，并沒有多少實際用途。但與Alpha Go展示谷歌在人工智能領域的技術實力一樣，谷歌借助這項研究，宣稱其已經實現了“量子霸權”。
所謂量子霸權，或可以稱為“量子優越性”，是指量子計算裝置在特定測試案例上表現出超越所有經典計算機的計算能力。
不過，雖然宣稱實現量子霸權，谷歌CEO皮查伊承認，最初的量子計算機可能還無法馬上投入實際使用。甚至在未來十年內，人們都無法看到量子計算機給世界帶來實際的改變。但谷歌預測，量子計算機的潛在應用包括飛機和汽車輕量化電池的設計以及藥物設計等。
目光轉到國內，騰訊、阿里、百度、華為等大型科技公司對量子計算也有所布局。但總體來說，這項技術目前仍處于研發階段，甚至在技術路線上還處于探索性研究階段，距離產業化、商業化還距離很遠。
波士頓咨詢公司BCG預測
，到2028年，工程師們將研發出可用于低復雜程度的量子模擬問題的非通用量子計算機——預測到此時，量子計算機市場規模將會達到500多億美元，主要在制藥、化學、材料科學等領域。
而2030年之后，量子計算機將在各類商業應用中對比經典計算機具備明顯優勢，也就是通用量子計算機，量子計算的發展將顯著加速。
除了量子計算外，量子科技的主要應用方向還包括量子通信和量子測量。同樣是基于量子力學的特性，量子通信和量子測量，在信息安全和防竊聽、測量精度和靈敏度方面突破經典技術的瓶頸。
與尚在實驗室進行研發的量子計算相比，量子通信已經進入到應用階段，并且國內已經形成完整的量子通信產業鏈。
2016年，我國首顆量子衛星“墨子號”發射成功，就是量子通信領域的標志性應用之一。此外，已有商業公司在從事量子通信技術產業化，比如今年在科創板上市的國盾量子，其產品就主要用于量子保密通信網絡建設及行業應用。
華安證券認為，
量子通信當前市場主要集中在對保密要求較高的黨政軍金融系統，目前市場規模并不算大。據前瞻產業研究院的數據，我國量子通信整體市場規模在2019年為325億元，同比增長19%。
但長期來看，量子通信有望引領量子互聯網的革命，出現量子物聯網、量子云計算等先進形態。
由于量子科技在信息安全上的重要作用和產業變革上的巨大潛力，歐美近年來都在這項領域大幅增加研發投入，并啟動國家級的量子科技戰略行動計劃。
今年8月26日，美國宣布，將在未來五年中向人工智能和量子信息科學等領域投入10億美元以上的資金，扶持12個相關研究中心的發展。之前的7月23日，美國能源部還發布了《國家量子倡議法案》報告，提出要確保美國處于全球量子競賽前列。
這些都意味著，在中美加強爭奪科技主導權的背景之下，量子技術已經成為繼5G、人工智能之后中美科技競賽的又一個戰場。
【來源：界面新聞】
