从普朗克到“九章” 量子技术跨越百年 奔向未来

21年前，当马克斯普朗克在德国物理学会提出“量子”的概念时，恐怕连再大胆的人也难以想象它会给世界带来多大的变化。

今年9月，在安徽合肥，2021量子产业大会上有了新的进展：人们正在尝试用量子实现“无法被窃听”的通信，在200秒内解决5000万个样本的数学问题，感受直径上万的头发微小部分的磁场强度……当人们对微观世界有了更深入的了解，宏观世界才会更美好。

“不能被窃听”的通讯模式。

当你提到卫星接收站，人们可能会想到一个“大家伙”。然而，出现在量子产业大会上的量子卫星地面站只有1米高左右，重量不到100公斤，看起来像一台大型显微镜。

“集成化、便捷化、低成本是量子通信产业的发展趋势。我们把卫星接收站做得小、轻、移动，就是希望用它与墨子卫星对接，在边疆、海岛等没有光纤网络的地方使用量子保密通信。”国盾量子科技有限公司项目负责人周磊表示，与此同时，他们还推出了一款小型化的量子密钥分发器，希望量子通信在有光纤网络的地方能够更方便、更便宜地使用。

量子通信是一种理论上不可窃听的通信方式。为越来越多的人使用量子通信构建一个“量子通信网络”是许多中国研究人员正在推进的宏伟构想。今年1月，英国《自然》杂志刊文称，中国科研团队成功实现了量子密钥跨越4600公里的分发，这标志着中国构建了“天地一体”的广域量子通信网络雏形。

利用量子特性使量子计算机比电子计算机更快被认为是量子科学和技术最有价值的部分。2020年，潘建伟、陆朝阳等中国学者宣布研制出76个光子的量子计算原型机“九章”。《九章》《祖冲之》《源与源》……在9月18日的量子产业大会上，众多来自中国的量子计算机产品相继亮相，满足了观众的好奇心。

量子技术的另一个重要应用方向是精密测量。国家量子(合肥)科技有限公司推出了量子金刚石原子力显微镜。该公司传感器技术负责人许表示，这种显微镜不仅能“看到”纳米尺度的微结构，还能“感知”芯片上的磁场分布。这些功能非常有用，例如，它们可以帮助研究效率更高、功耗更低的新一代磁存储器。

“第二次量子革命”已经开始。

100多年前量子理论的出现，引发了第一次量子革命，催生了以计算机、手机、互联网为代表的现代信息技术。进入21世纪后，量子领域的新发现、新理论、新技术密集涌现，标志着“第二次量子革命”已经开始。

“在第一次量子革命中，人们只问量子理论能让我们做什么，而不是为什么。这是被动的观察和应用。”中国科学院院士郭光灿表示，第二次量子革命是积极利用量子特性，开发量子通信、量子计算、量子精密测量等创新应用。

目前，全球量子技术的发展正在加速。在合肥，有一条以量子产业为特色的“量子街”。双方共有7家量子科技企业和十几家关联企业。2020年总产值约4.3亿元。当地政府积极推动形成以芯片、软件、行业标准、商业模式为主的量子产业链，引导量子产业与金融、生物、航空航天、汽车等产业合作，希望用量子技术赋能经济发展。

中国科学技术大学教授、“九章”量子计算原型开发者之一陆朝阳在大会上发表演讲，认为量子计算机将经历实现“量子优越性”、专用量子计算机和通用量子计算机三个阶段，最终将为天气预报、材料设计、药物分析等领域提供“超级计算能力”。他们去年发布的《九章》还在第一阶段。

他透露，他的研究团队加强了对量子计算的研究，并取得了新的进展。“我们很快就会发布新的结果！”他说。