原標題：科學與健康丨量子力學誕生百年，我國正迎來加速突破
今年是量子力學誕生100周年，聯(lián)合國教科文組織宣布今年為“國際量子科學與技術年”。
從1900年普朗克提出量子假說，到1925年矩陣力學和波動力學的誕生標志著量子力學初步形成，量子力學的建立堪稱科學史上范式革命的典范，不僅為基礎科學提供了深刻的啟示，還催生了眾多革命性的技術應用。
成功構建超導量子計算原型機“祖沖之三號”、實現(xiàn)上萬公里星地量子通信、成功研制量子磁力儀等量子傳感器……今年以來，我國在量子計算、量子通信、量子測量等領域不斷取得新突破，進一步提高了利用量子技術獲取、傳輸和處理信息的方式和能力。
量子計算：加速技術迭代攻關
如果把量子科技比作一架“飛機”，那么量子計算、量子通信和量子測量則相當于飛機的“發(fā)動機”“無線電”和“雷達”，分別用來獲取更強算力、更安全通信和更精準的測量。
量子計算的發(fā)展最早可以追溯到上世紀80年代，隨后幾十年里，理論物理學家不斷完善其理論基礎。近年來，隨著科學技術的不斷發(fā)展，量子計算逐漸從構想邁入實踐，成為國際科技前沿領域的一大熱點。
今年3月，由中國科學技術大學科研團隊聯(lián)合國內多家科研機構研制的超導量子計算原型機“祖沖之三號”正式對外發(fā)布，其處理“量子隨機線路采樣”問題的速度打破超導體系量子計算優(yōu)越性世界紀錄，比最快的超級計算機快千萬億倍。
量子計算被認為可能是下一代信息革命的關鍵技術，量子計算優(yōu)越性是量子計算具備應用價值的前提條件。中國科學院物理研究所研究員范桁指出，我國的量子科技正在從實驗室階段的基礎研究向大規(guī)模、可實用的示范應用場景加速過渡，量子計算的潛在算力優(yōu)勢受到金融、航空航天、制藥等行業(yè)的重視。
近日，由科大國盾量子技術股份有限公司等單位聯(lián)合研制的超導量子計算測控系統(tǒng)正式交付使用。這一服務于“祖沖之三號”的核心設備，將為我國后續(xù)研發(fā)更大規(guī)模可糾錯超導量子計算機打下堅實基礎。
“只有實現(xiàn)量子優(yōu)越性，量子計算機才能成為‘超強大腦’。”安徽省量子信息工程技術研究中心主任、科大國盾研發(fā)總監(jiān)唐世彪介紹，科大國盾目前正在不斷進行技術攻關，完善自主可控的量子計算產業(yè)生態(tài)。
量子通信：邁向產業(yè)化應用推廣
今年以來，我國在量子直接通信技術上連續(xù)取得突破：刷新百公里量子直接通信速率紀錄、成功構建300公里全連接量子直接通信網(wǎng)絡、完成模塊級量子直接通信設備搭載火箭的發(fā)射與回收驗收。
清華大學教授、北京量子信息科學研究院副院長龍桂魯介紹，作為量子通信領域的重要分支，今年以來的幾項重要成果標志著量子直接通信向實用化、網(wǎng)絡化、空天化發(fā)展邁出關鍵一步。
在量子密鑰分發(fā)技術上，今年中國科學技術大學與國內外多個科研團隊合作，在中非相隔12900多公里的距離上通過衛(wèi)星完成對圖像數(shù)據(jù)“一次一密”加密和傳輸。國際學術期刊《自然》雜志在線發(fā)表了這一成果，審稿人稱贊其為“向長距離安全量子通信的現(xiàn)實飛躍”。
21世紀初，全球量子信息技術研究正處于快速起步階段，我國就已認識到有關技術的重要性，憑借技術領先與基建優(yōu)勢在量子通信領域占據(jù)戰(zhàn)略主動。在范桁等專家看來，這得益于國家層面的高度重視和持續(xù)投入，以及科研團隊的長期積累和持續(xù)攻關。
“在網(wǎng)絡攻擊威脅日益嚴峻的當下，我國量子通信正在進入產業(yè)化應用推廣階段，將為金融交易、醫(yī)療數(shù)據(jù)管理、國家安全等關鍵領域構筑起信息安全防線，助力構建可信數(shù)字生態(tài)。”龍桂魯說。
量子測量：探索豐富應用場景
今年5月，國儀量子技術（合肥）股份有限公司發(fā)布了自主研制的鉆石單自旋傳感器、量子磁力儀、微波場強儀等量子傳感器。
“我們一邊在實驗室里探索前沿科技，把測量精度指標不斷提高，一邊探索豐富應用場景?！卑不帐×孔泳軠y量技術制造業(yè)創(chuàng)新中心主任、國儀量子技術（合肥）股份有限公司董事長賀羽說，比如在醫(yī)療領域，測量心臟磁場的儀器可以對冠心病進行早篩；在工業(yè)領域，可以與鋰電企業(yè)合作進行原材料質量的篩選控制。
早在20世紀60年代，我國就開始探索以原子鐘為主的時間頻率標準測定技術。經(jīng)過幾十年的發(fā)展，量子精密測量技術近年來已進入快速發(fā)展期，走向了產業(yè)化。
今年1月，由南方電網(wǎng)牽頭，中國科學技術大學、中國電氣裝備西安西電高壓開關有限責任公司等單位聯(lián)合研制的全球首套±800千伏特高壓直流量子電流傳感器成功落地，標志著量子測量技術在電力系統(tǒng)實現(xiàn)應用。
多位專家表示，盡管我國量子測量技術已取得關鍵性突破，但與先進國家相比，仍有較大追趕空間?；A理論的突破仍顯不足，限制了技術發(fā)展的深度和廣度，在成本控制、應用場景深度拓展以及提升市場認知與接受度方面仍需持續(xù)努力。
“如果把量子科技的發(fā)展比作是一場‘馬拉松’，我們不僅要有‘領跑’的能力、‘搶跑’的勇氣，更要有‘耐跑’的戰(zhàn)略定力?！狈惰煺f。
策劃：陳芳
記者：劉禎、何曦悅
統(tǒng)籌：吳晶、孫聞