本文转自：钱江晚报
从外卖导航、核磁共振到保障数据安全、5G/6G通信应用
量子科技解锁微观世界的“神秘力量”
本报记者 吴馥梅/文 新华社供图
“九章四号”量子计算原型机局部
北京量子信息科学研究院量子密钥分发实验室
超导量子计算机 推开量子世界的大门，就像打开了一部奇幻大片：粒子拥有“分身术”，可同时处于多种状态的叠加；两个粒子一旦发生“纠缠”，无论相隔多远，都能瞬间感应彼此；任何窃听与探测，都会使量子态原地“坍缩”……
这些微观世界的“魔法”，为量子科技蒙上了一层神秘面纱，也描绘出一幅充满科幻色彩的未来图景。
量子科技已被列为未来产业的重点方向之一。在浙江，量子科技也被列为未来场景培育的重要赛道，产业聚集初具规模。
何为量子？
微观世界的“新规则”
要想了解量子科技，得先明白“量子”是什么。
“准确地说，量子不是一种粒子，不是原子、电子或中子，而是一个概念，它描述的是微观世界的运行规律。”中国计量大学计量测试与仪器学院副院长董莹表示，在微观世界，量子可以同时处于多种状态的叠加，在被观测前具有多种可能性。“就像你同时坐在办公室和实验室，这听起来很匪夷所思，但却是量子最核心的特征。”
同样奇妙的还有“量子纠缠”——两个粒子一旦产生纠缠，无论相隔多远，对它们进行测量时，结果都会呈现出经典物理学难以解释的奇妙关联。爱因斯坦曾将其称为“幽灵般的超距作用”。
“而且，任何未知的量子态都无法被精准复制，任何窃听或探测行为都会扰动量子态。也就是说，我们不能像复印文件那样将未知量子态原样拷贝。这一特征可应用于信息的加密传输。”董莹介绍，“量子科技”要做的，就是把这套微观规则用起来。
“目前，量子科技主要有三大赛道，分别是量子计算、量子通信和量子精密测量。”董莹指出，量子计算对应信息的处理，量子通信对应信息的传输，量子精密测量对应信息的获取。
在浙江，量子科技被列为未来场景培育的前沿科技之一，相关产业以杭州为核心，辐射湖州、嘉兴、绍兴、温州、宁波等多地，在三大赛道均有布局——
在量子计算领域，孵化自浙江大学的杭州逻辑比特科技有限公司，是国内最早从事多比特超导量子计算研究的团队之一，曾三度刷新超导量子系统全局纠缠比特数世界纪录；
在量子精密测量领域，位于湖州的国测量子科技（浙江）有限公司，聚焦攻克芯片原子钟批量生产难题，精度达国际先进水平；
扎根钱塘的国瞻量子科技有限公司，深耕固态自旋量子技术产业，致力于打造面向半导体、先进制造与未来信息技术的新一代量子精密仪器与传感核心器件；
在量子通信领域，由浙江神州量子通信技术有限公司承建的全球首条量子保密通信商用干线——“沪杭干线”于2017年正式全线开通启用……
为外卖“精准指路”
量子离我们并不遥远
量子科技听起来高深莫测、自带“科幻滤镜”，但其实，它离我们并不遥远。耳熟能详的激光、半导体、核磁共振，背后都是量子力学原理。甚至，你每点一单外卖，骑手能精准把餐送到你手里，也离不开量子“黑科技”——原子钟。
湖州南太湖新区的国测量子科技（浙江）有限公司生产基地内，芯片原子钟自动化产线平稳运行。从这里批量生产的芯片原子钟，已经走入海底油气勘探、电力电网、金融数据、5G/6G通信等多个领域。
“为什么我们要攻克原子钟的批量生产？一是精度准，二是能守时。”国测量子科技（浙江）有限公司研究院执行院长温怀殊向记者介绍，原子钟的精度远超传统计时工具，且不需要依赖北斗、基站的标准时间，在没有信号的极端环境下，依然能够“守住时间”。
“我们生产的原子钟，最高能实现频率准确度到10的负12次方量级。通俗解释，这个技术指标的原子钟上万年误差不超过1秒。”温怀殊表示，公司目前年产量达到了10万只，计划在2028年达到年产50万只芯片原子钟。
除原子钟外，量子精密测量还可以广泛赋能医疗、能源、智能制造等垂直领域，比如量子重力仪、量子磁力仪等产品已走入市场。
量子科技的另一赛道——量子通信也已在银行、政务等对保密有刚需的特定部门中有相关布局。“三大赛道中，量子通信是目前产业规模最大的一个。”董莹介绍，国内建成的量子保密通信干线，已覆盖全国多个城市。
不久前，由中国电信研究院、国盾量子等组成的联合研究团队在量子—经典共纤传输领域刷新纪录，成功实现了超大容量经典光通信与商用量子密钥分发设备的稳定共传，为后续量子保密通信网络更大规模部署奠定坚实基础。
从科研走向市场
在“矛盾”中突围
从外卖导航到核磁共振，量子早已运用于我们的日常生活，但在更专业的领域，仍有许多待攻克难题。其中，讨论最热也最不确定的一个赛道，当属量子计算。为什么热？因为它的超强算力。董莹举例，“某个数学问题如果在传统计算机上运算，可能需要几十甚至上百亿年，但量子计算机可能只需要花几秒钟、一分钟。”董莹说。
目前，我国已在量子计算领域积累大量科研实践经验。2020年，“九章”光量子计算原型机问世，首次在光学体系实现“量子计算优越性”。此后，“九章二号”“九章三号”“九章四号”不断升级，并持续刷新纪录。与此同时，超导、离子阱和中性原子等技术路线也多点开花、不断突破，多种量子计算体系持续取得进展，整体处于国际先进水平。
但是，有突破不代表立即能用。“现在量子计算很热，是量子三大赛道中最受资本追捧的，但真实情况是，这个事情恐怕没有那么快。”董莹说。
而在量子精密测量领域，人类走得也并不远。“走得多远要看怎么定义，从量子精密测量产业化角度来讲的话，我觉得我们应该也在起步阶段。”温怀殊认为，当下的量子科技，或许是最“矛盾”的产业之一。不过，这种高不确定性、长回报周期的特性，也正是未来产业的典型特点。
在董莹看来，当下之所以把量子科技单列为战略性产业争相布局，是因为人类正在从“被动利用量子现象”走向“主动操控单个原子、单个光子”——这是“第二次量子革命”。“浙江数字经济发达、民营经济活跃，且拥有多元丰富完备的产业结构，可以为量子科技的落地转化提供丰沃土壤，未来发展空间广阔。”董莹认为。
量子科技的未来，不在实验室的数据里，也不在资本市场的估值中，而在于让研发成果落地生根，在真实场景中迭代成熟。这条路，可能比想象中更长，但每一步都值得期待。
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