新華社北京8月16日電 中國(guó)16日成功發(fā)射全球首顆量子科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星，使得量子信息技術(shù)再次進(jìn)入聚光燈下,。國(guó)際學(xué)術(shù)界著名的《自然》網(wǎng)站相關(guān)報(bào)道說(shuō),，在這場(chǎng)“特殊的太空競(jìng)賽”中，中國(guó)“邁出了一大步”,。

放眼全球,，歐盟4月宣布將量子技術(shù)作為新的旗艦科研項(xiàng)目，迎接“第二次量子革命”,；美國(guó)白宮7月建議加大對(duì)量子信息科學(xué)的投入,，稱這是“國(guó)家的挑戰(zhàn)與機(jī)遇”。

　　第二次量子革命

大約一百多年前,，我們生活在一個(gè)很正常,、經(jīng)典的宇宙里，一切都合乎常情,，沒(méi)有什么奇怪表現(xiàn),。隨后，量子理論出現(xiàn)了,。

突然間,，事物的表現(xiàn)不再總是合乎一個(gè)理性的人的料想了。在微觀尺度上，一個(gè)粒子可以同時(shí)處于兩個(gè)地方,，甚至可以同時(shí)向兩個(gè)不同的方向運(yùn)動(dòng),。而且粒子之間可以互相糾纏——通過(guò)某種方式即時(shí)地遠(yuǎn)程感知、影響對(duì)方,。

起源于1900年普朗克所提理論的量子力學(xué),，描述了這些看似魔法的物理現(xiàn)象。這套理論不斷獲得實(shí)驗(yàn)支持,，在一百多年里催生了許多重大發(fā)明——原子彈,、激光、晶體管,、核磁共振,、全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)等，改變了世界面貌,。歐盟今年4月宣布將量子技術(shù)作為新的旗艦科研項(xiàng)目,，在公告中稱上述成果為“第一次量子革命”。

量子信息技術(shù)是量子力學(xué)的最新發(fā)展,，代表了正興起的“第二次量子革命”,。在量子信息技術(shù)中，最具代表性的是量子通信和量子計(jì)算,。中國(guó)的量子衛(wèi)星就是全球領(lǐng)先的量子通信實(shí)驗(yàn)平臺(tái),，不過(guò)在重點(diǎn)介紹量子通信之前，先來(lái)看看量子計(jì)算的威力,。

依照量子理論研發(fā)的量子計(jì)算機(jī)將具有強(qiáng)大的計(jì)算能力,，速度快過(guò)傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)億萬(wàn)倍。其原因之一是,，傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)中的每個(gè)比特位只有0和1兩種狀態(tài)，而一個(gè)量子比特位可以有多個(gè)狀態(tài),。美國(guó)航天局,、谷歌公司等機(jī)構(gòu)在2015年宣布，合作開(kāi)發(fā)的D-Wave量子模擬機(jī)對(duì)某些問(wèn)題的求解速度已達(dá)到傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)的1億倍,。雖然這還不被國(guó)際學(xué)術(shù)界認(rèn)為是真正的量子計(jì)算機(jī),，但量子計(jì)算的巨大潛力已然展露無(wú)遺。

　　量子攻防戰(zhàn)

量子計(jì)算給保密帶來(lái)了巨大挑戰(zhàn),。中科院量子卓越創(chuàng)新中心的陸朝陽(yáng)教授告訴新華社記者,，現(xiàn)在國(guó)防、金融等領(lǐng)域廣泛使用的通信密碼都是基于數(shù)學(xué)上的計(jì)算復(fù)雜度,，等到大規(guī)模量子計(jì)算機(jī)真正面世的時(shí)候,，在超強(qiáng)的計(jì)算能力面前，這些密碼系統(tǒng)就都會(huì)失效。

打個(gè)比方,，量子計(jì)算便如可攻破一切傳統(tǒng)保密系統(tǒng)的“利矛”,。

“上帝關(guān)閉了一扇門，但又打開(kāi)了一扇窗,，”陸朝陽(yáng)說(shuō),，同樣源自量子理論的量子通信技術(shù)又為保密提供了新手段。它的基礎(chǔ)是物理規(guī)律,，比如在用一個(gè)光量子傳遞信息時(shí),，由于單光子已是最小單元，竊聽(tīng)者無(wú)法通過(guò)截取“半個(gè)光子”來(lái)獲取信息,；而竊聽(tīng)者試圖對(duì)這個(gè)光子的狀態(tài)進(jìn)行測(cè)量時(shí),，量子測(cè)不準(zhǔn)原理又導(dǎo)致這個(gè)光量子的狀態(tài)發(fā)生改變，這使竊聽(tīng)必然被察覺(jué)并被通信雙方規(guī)避,?？陀^物理規(guī)律是沒(méi)有人能改變的，也就是說(shuō),，量子通信成為保密領(lǐng)域新的“堅(jiān)盾”,。

目前，量子通信的主要應(yīng)用方式是量子密鑰分配,，也就是俗稱的量子密碼,，即用量子通信方式來(lái)傳輸密碼。此外,，還有一個(gè)探索中的前沿領(lǐng)域是量子隱形傳態(tài),，它利用量子糾纏原理，可以瞬間把量子態(tài)傳輸?shù)竭b遠(yuǎn)地點(diǎn),，接近于一些科幻小說(shuō)中描寫的“遠(yuǎn)程傳送”,。

　　新一輪科技競(jìng)賽

“我相信量子技術(shù)在21世紀(jì)的重要性可與上個(gè)世紀(jì)的曼哈頓計(jì)劃相比，”中科院量子卓越創(chuàng)新中心主任,、中國(guó)量子衛(wèi)星項(xiàng)目首席科學(xué)家潘建偉院士說(shuō),。也就是說(shuō)，量子技術(shù)可能像曼哈頓計(jì)劃造出原子彈那樣改變世界格局,。