前途无量的量子科技
①量子科技是目前最前沿的科技之一，它正走出实验室，在各个领域实现前所未有的跨越式发展。甚至有人预言，就像蒸汽机、电力和计算机一样，量子技术将成为第四次技术革命的标志。
②中国科技大学郭光灿院士曾经形象地说：“量子计算机的运算能力同电子计算机相比，等同于电子计算机的运算能力同算盘相比。”我们所使用的计算机，是以比特0和1两个状态作为信息处理单元，一次只能处理一个非0即1的单一状态比特；而量子计算处理单元是量子比特，由于叠加效应，可同时处理0和1，就像是孙悟空可分身成几十个来打妖怪一样。如果利用量子技术制造一台光量子计算机，那么经典计算机几十万年的运算时间将缩短为几秒钟。
③这么强大的算力我们该怎么使用？
④首先，过去很难或无法解决的大规模、高维度计算难题，这下可以快速解决了。比如典型的搜索问题、组合优化问题，诸如最优路线选择、密码破译、网络威胁预测、城市交通规划，等等。其次，可利用人造量子系统来模拟自然量子系统，从而探索分子的动力学性质。比如高温超导现象，一旦我们把高温超导的机制模拟分析出来，就能设计出一些超导新材料。这将为药物设计、新材料探索、天气预测、太空探索、化工等领域打开一扇新的大门，具有重大经济和社会价值。特别值得期待的是，人工智能与量子科技将相生相伴、同时进化。在一个可预测的期间，量子计算将逐步从解决最优化问题、量子加密通信、分子结构研究，过渡到融入人工智能，渗透进智能制造、智能物流与智能零售、智慧金融等各行业。而云服务将是量子计算可提供的服务新形态。
⑤这是量子世界最奇妙的现象：相互独立的粒子可以完全“纠缠”在一起，就算这两个粒子分别处于宇宙的两端，双方都能“感应”到对方的状态；只要其中一个粒子的状态发生变化，另一个粒子也会瞬间发生状态改变。同时，量子处于多种可能的叠加状态，在对其观测前，无法确定其真实状态。我们可通过构造有着量子纠缠态的粒子，实现具有颠覆意义的绝对安全通信。
⑥借助量子的神奇特性，科学家们已寻找到无法被破译的密码、人类目前唯一无条件安全的加密方式、量子通信中最关键的一环——量子密钥分发。
⑦量子密钥采用单光子作为载体，窃密者一旦行动，就会触发第一层“防火墙”——量子态的粒子发生改变。窃听行为马上会被传递信息的用户发觉，收发双方即刻不再使用该密钥对信息内容加密。作为“窃密者”，既然量子态的粒子不能被复制，截取后直接测量不就可以了吗？对不起，这么做会触发第二层“防火墙”——测不准原理。就算是被窃听者截住，也没有办法得到正确信息。量子卫星是实现超远距离量子通信最有希望的途径。2016年8月，世界首颗量子科学实验卫星“墨子号”在中国发射成功。
⑧量子通信技术和量子资源，催生了新型功能网络——量子互联网。它将带来网络安全、计算以及科学上的飞跃，应用前景广阔：除了可实现无条件安全通信外，还可连接多个量子计算机，构建分布式量子计算系统，形成单个量子计算机无法实现的规模计算能力；形成传感器网络，将全球定位系统等导航网络的精度从米级提高到毫米级；连接相距数千公里的光学望远镜，可获得相当于一个同等直径单筒望远镜的分辨率，等等。
（选自《解放军报》2020年11月13日，有删改）
