【量子科技】2大瓶頸未解決 中科院權威:不能靠人海戰術攻關

國情動向 17:11 2020/12/07

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郭光燦指量子科技存在瓶頸,短期內仍難達至真正應用,不是靠砸錢、人海戰術就能解決

在中央「點名」後,量子科技成為全國焦點,到距離實際應用還有多遠?被譽為中國量子研究開拓者的中科院院士郭光燦指,量子世界存在大量不確定性,現時面對的2大瓶頸是如何延長「相干時間」、如何精確操控量子狀態。他強調,量子科技不是靠砸錢、打人海戰術就能做好,各地應充分考慮自身條件。

量子是「不確定的世界」

郭光燦指出,傳統認知中的物質,有粒子性的像飛機、導彈,有波動性的像電磁波、聲波,它們共同構成一個遵從經典物理規律的「確定的世界」,像導彈運動軌跡,我們完全可以計算出來。但在微觀世界,有些物體會同時具有波動性和粒子性,它們遵循的物理規律和經典世界完全不同。

舉個例子,假設成都到北京有坐飛機和坐火車這兩個選擇,你要到北京來,不管怎樣只會選其中一種,畢竟坐了飛機就不可能坐火車。但在量子世界裡,成都到北京有兩條路,走哪條路?兩條路同時走。這就是量子的不確定性。

量子究竟遵循甚麼物理規律?量子力學就是研究這問題的一門科學,量子科技則是在量子力學理論的指導下,把這些特性開發出來為人類服務的技術。

量子科技的2大瓶頸

郭光燦指出,要盡量延長保持量子特性的時間、要能精準操控量子態,都很難在短時間內解決的問題,部分關鍵技術按人類目前的科技水平仍屬力有不逮。

首先,量子電腦等各種應用,都是藉助了量子特性。但量子特性非常脆弱,很快就會消失,所以要盡量延長保持量子特性的時間,也就是相干時間。像量子電腦,科學家花了13年把相干時間提高了5萬倍,達到100個微秒。在量子世界裡,100微秒已經算很長了,但利用100微秒能處理完的問題畢竟有限。

其次,人類在經典世界已經有很強的操控能力,通過控制速度等物理量,甚至能把火箭送上太空。但在量子世界,操控的就不是物理量,而是量子態。2012年,兩位科學家獲諾貝爾物理學獎,因為他們令人類首次真正操控了1個量子位元(qubit)。現在這個數字已經變成數十個了,像Google團隊的量子處理器就操控了54個量子位元。但真正要達到通用量子電腦水平,需要操控的量子位元將是百萬量級,不僅要能操控,還要精準,不能有大的誤差。

上述的2大瓶頸,不管哪個都很難在短時間內解決,他形容「這是需要人類共同解決的難題,我們會一步步去迫近最終的答案」。至於網上一些所謂的量子科技產品,如量子按摩儀、量子水等等,都是假的。現在還沒有一個量子科技產品,是能讓廣大群眾去購買的。

中國處領先水平,但不宜打「人海戰術」

郭光燦指出,目前中國在量子領域的整體研究水平比較先進,和美國、歐盟、日本等差距不大。在量子糾纏,尤其是在保真度、糾纏粒子數、糾纏度等方面處於國際領先水平;量子密碼相關研究整體上,和歐美保持同一水平;量子電腦領域則落後5年。整體來說,中國處於「國際第一梯隊」,綜合水平屬一流。

他尤其看好量子電腦領域的發展,稱將來一定會有3大市場:

一是機器,二是軟件,三是操控系統。做機器這方面難度比較大,其他地方已經做了比較長時間,有了技術積澱,要迅速趕上是很難的。但軟件和操控系統,都是產業鏈中極其重要的環節,四川也有軟件基礎,這就完全可以做,並且還很有希望能做成。

但要如何推動量子科技加快發展、實現「彎道超車」,郭認為中央自會有一系列的決策部署,地方政府該做甚麼,不該做甚麼,很難有一個標準答案,「我個人不主張各地盲目『一窩蜂』發展量子科技,這只會導致重複和浪費。不是說靠砸錢、靠人海戰術就能搞好量子科技,沒有基礎肯定是不行的」。

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責任編輯:陳建錫

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