陆朝阳:量子物理与生活密切相关 并非高冷科学

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今年是浦江创新论坛的第十一个年头,站在新十年的起点,论坛更加聚焦青年和未来10月29日,2018浦江创新论坛举办科技创新青年造就者圆桌峰会,一批活跃在量子计算、生命科学、人工智能、电子信息、未来交通等众多前沿领域的45周岁以下具有全球影响力的青年科学家、创新创业先锋汇聚在一起,共同探讨未来世界的科技创新趋势,以及青年科技人才心中理想的创新环境。

 


陆朝阳,中国科学技术大学教授,《自然》“中国科学之星”,国家自然科学一等奖获得者,菲涅耳奖获得者    

陆朝阳:对于很多人来说量子物理学和我们的生活没有很大关系的非常高冷的科学,但是如果回顾一下科学发展史,我们会发现在过去的一百年中这个看起来非常高冷的科学已经给我们带来了非常多的有用的技术,包括晶体管、激光,也就是我们今天所使用的计算机和互联网技术基础。在上个世纪这些重大的科学突破都是基于对量子物理被动观测和对它这个宏观现象的操作基础之上。在最近的几十年中,我们物理科学发生了很大的变化,我们目前可以在实验室中真正对一个光子、一个原子——以前看起来不可能的、非常微小的量子状态——进行主动操纵,这些基础科学的进步给我们带来了一些新的技术机遇:包括安全的量子通信,超快的量子计算机,以及对物理量各种测量。

现在的密码都是基于数学复杂的安全,量子通信技术是我们目前人类已知的唯一一种基于物理原理的安全性。我们在上海、北京等地已经建立了多个节点的实用化的网络,并且在2016年发射了世界上第一个量子科学卫星,用这个卫星可以实现从中国到欧洲的量子密钥安全分发目前中国在远距离和实用化的量子通讯方面走在全球的前列,也推动了欧洲和美国开展了相应的研究计划。

    不同于已经发展的比较成熟的量子通讯技术,目前量子计算机还处于刚刚从基础研究慢慢过渡到技术集成和集中关的阶段,根据量子计算实现难度我们可以把这个过程分为几个阶段。第一个阶段,可能两三年之内就可以达到的是量子霸权,意思是我们可以造出一台量子机器,对某些特定问题(的处理速度)超越目前最快的超级计算机第二个阶段是可以针对一些具有重大经济价值的问题制造出一些量子模拟机,比如说可以用它来做组合优化,解决交通的问题,还有量子化学用来研究新材料和机器学习,和之后的大数据和人工智能都相关。最难的一个部分是有一个通用的可编程的计算机,难度在于高精度的操纵和对错误的纠正。目前我们团队在量子计算这几个方面做了布局,我们希望产生高品质和高效率的光子,并且用光子体系演示量子取样的技术,可以超越超级计算机。

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责任编辑:王晓宇
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