材料一:
32年前,人类历史上首次量子通信在实验室诞生,传输了32厘米。而今,中国人将这个距离扩展了1400多万倍,实现了从地面到太空的多用户通信。中国科学技术大学2021年1月7日宣布,中国科研团队成功实现了跨越4600公里的星地量子密钥分发,标志着我国已构建出天地一体化广域量子通信网雏形。该成果已在英国《自然》杂志上刊发。
量子通信是量子科技三大方向之一,经过20多年努力,中国在该领域实现了从跟跑到领跑的重大转变。2016年,中国成功发射全球首颗量子科学实验卫星“墨子号”;2017年,建成世界首条量子保密通信干线“京沪干线”。“墨子号”牵手“京沪干线”,经过两年多稳定性、安全性测试,实现了跨越4600公里的多用户量子密钥分发。
据了解,整个网络覆盖我国四省三市32个节点,包括北京、济南、合肥和上海4个量子城域网,通过两个卫星地面站与“墨子号”相连,总距离4600公里,目前已接入金融、电力、政务等行业的150多家用户。基于“不可分割”“不可克隆”等量子特性,量子通信被称为“原理上无条件安全”的通信方式,在多领域具有应用前景。星地量子通信网的建成,为未来实现覆盖全球的“量子网”奠定科技基础,也为相对论、引力波等科学研究,提供了前所未有的“天地实验室”。
(节选自《人民日报》,2021年1月7日)
材料二:
1998年6月,我国的量子信息研究拉开序幕。2001年,中国科学技术大学组建国内首个量子实验室。
根据相干操纵量子比特的规模,国际学术界公认量子计算有几个阶段性的里程碑。
第一个里程碑是实现“量子计算优越性”,即量子计算机对玻色取样、组合优化等特定问题的计算能力超越传统超级计算机。2020年底,中科大潘建伟院士团队实现了76个光子的量子计算原型机“九章”。根据现有最优的经典算法,“九章”处理更为复杂的“高斯玻色取样”问题的速度,比目前最快的超级计算机“富岳”快100万亿倍,等效速度比谷歌的量子计算原型机“悬铃木”快100亿倍。这一成果使得我国成功达到了“量子计算优越性”里程碑。
第二个里程碑是实现真正“有用”的专用量子模拟机,能够解决一些经典计算机难以求解的有重大应用价值的问题。近年来,潘建伟团队在超冷原子量子模拟方向上不断取得突出成果,包括首次实现二维自旋-轨道耦合的人工制备、首次实现71个格点的量子模拟器并准确模拟了一维格点体系的Schwinger模型、首次观测到超低温度下基态分子与原子之间的散射共振等。这些工作为实现规模化的超冷原子量子计算与模拟奠定了基础。
量子计算的终极梦想则是第三个里程碑:实现可编程的通用量子计算机,即相干操纵至少数百万个量子比特,同时将量子比特的操纵精度提高到超越容错阈值( > 99.9%),能在经典密码破解、大数据搜索、人工智能等方面发挥巨大作用。由于技术上的巨大挑战,何时实现通用量子计算机尚不明确,学术界一般认为还需要15年至20年甚至更长的时间。
(节选自《光明日报》,2021年1月8日)
材料三:
据了解,量子保密通信无须大面积地改造现有的通信设备和网络,可将量子通信技术无缝融入传统数据网络中,服务范围可涵盖所有的IP网络数据,信息数据在传输过程中的链路安全得到增强,从而提供高等级的安全服务。据专家介绍,安全应用正向个体化、移动化方向发展,以量子保密通信网络为依托,面向企业、面向公众的量子安全应用产品和解决方案也将陆续出现在大众视野,如量子密码云、量子数据中心、量子数据存储、量子身份认证、量子手机、量子视频会议等。