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量子科技到底是什麼?
http://www.CRNTT.tw   2020-10-27 08:41:59
  中評社北京10月27日電/日前,中央政治局會議就量子科技研究和應用前景進行了集體學習,並要求加強量子科技發展戰略謀劃和系統布局。一年一次的最高層關於前沿技術的學習內容每年都不一樣,去年是區塊鏈,今年則放在了量子科學技術上,表明量子領域發展即將進入快車道並有望迎來政策方面更大的扶持力度。

  消息傳出之後,二級市場給予了短暫的正向反饋,但很快就降溫了,表明資金對於這一領域還是比較謹慎的,畢竟是超前沿的新興技術,不確定性風險很高。本篇文章的主旨不是提示相關產業的投資機會,而是單純的進行行業概況的介紹和知識普及。

  從“薛定諤的貓”說起

  提到量子科技不得不提的就是“薛定諤的貓”,該實驗是由奧地利物理學家薛定諤於1935年提出的有關貓生死叠加的著名思想實驗,是把微觀領域的量子行為擴展到宏觀世界的推演。

  實驗是這樣的,在一個盒子裡有一只貓,以及少量放射性物質。之後,有50%的概率放射性物質將會衰變並釋放出毒氣殺死這只貓,同時有50%的概率放射性物質不會衰變而貓將活下來 。

  量子理論認為,如果沒有揭開蓋子進行觀察,我們永遠也不知道貓是死是活,它將永遠處於既死又活的叠加態,可這使微觀不確定原理變成了宏觀不確定原理,但客觀規律不以人的意志為轉移,貓既活又死違背了邏輯思維。大多數人都似乎能看懂這一實驗,但要真正的理解卻是很難的,正如玻爾的名言:“誰要是第一次聽到量子理論時沒有發火,那他一定沒聽懂。”

  薛定諤的貓是諸多量子困惑中有代表性的一個,相信大家也很難真正理解其中的奧秘,畢竟我們都不是科學家,但需要知道的是,這一實驗中的“叠加態”概念對於後來量子科技的發展至關重要。

  1959年,美國理論物理學家理查德•費曼(Richard Feynman)提出利用量子效應進行計算的概念。從技術趨勢上來看,第一次量子革命啟動了基於量子力學原理的最初一輪技術革命,人類開始認識和掌握微觀物質世界的物理規律並加以應用,誕生了包括激光、半導體和磁共振成像(MRI)等具有劃時代的重大科技突破。

  我們當下所說的量子科技已經是第二次量子革命了,當前量子科技主要包括量子計算、量子通信和量子測量三大領域。按照官方的定義,量子計算以量子比特為基本單元,通過量子態的受控演化實現數據的存儲計算,具有經典計算無法比擬的巨大信息攜帶和超強並行處理能力;量子通信利用微觀粒子的量子叠加態或量子糾纏效應等進行信息或密鑰傳輸,基於量子力學原理保證信息或密鑰傳輸安全性,主要分量子隱形傳態和量子密鑰分發兩類;量子測量基於微觀粒子系統及其量子態的精密測量,完成被測系統物理量的執行變換和信息輸出,在測量精度、靈敏度和穩定性等方面比傳統測量技術有明顯優勢。

  從目前的發展情況來看,量子計算還處於原型機研發階段,技術上仍面臨多項挑戰,距離技術成熟還有很長的一段路要走,但是一旦技術得到突破,那麼市場前景將會異常的廣闊。

  根據IDC的預測,到2027年,全球量子計算市場規模將達到107億美元,與2017年相比,10年內增長超過40倍。相比之下,量子通信的發展步伐要比量子計算快,量子通信是一種加密通信,其核心原理是利用量子狀態的不確定性產生隨機密鑰,一旦通信被竊聽則會改變量子的狀態,竊聽就會被察覺,進而使得密鑰無法被破解,實現了通信的保密性。

   未來傳統的保密通信技術在擁有強大算力的量子計算機面前將會不堪一擊,很快被破解,量子通信對於軍方意義非凡,明白了這一點就會明白為什麼國家高層如此重視量子科技。
 


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