剛拿了諾貝爾獎(jiǎng)的量子信息科學(xué)，如何改變世界

10月4日，諾貝爾獎(jiǎng)委員會(huì)宣布將2022年物理學(xué)獎(jiǎng)?lì)C給法國(guó)物理學(xué)家阿蘭·阿斯佩（Alain Aspect）、美國(guó)物理學(xué)家約翰·克勞澤（John F. Clauser）、奧地利物理學(xué)家安東·塞林格（Anton Zeilinger），以表彰他們用糾纏光子進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，證明了貝爾不等式不成立，并以此開創(chuàng)量子信息科學(xué)。

官方評(píng)價(jià)中提到，他們的實(shí)驗(yàn)為當(dāng)下量子技術(shù)革命奠定了基礎(chǔ)，真正推動(dòng)量子力學(xué)從理論走向了應(yīng)用。這也是諾貝爾獎(jiǎng)首次頒發(fā)給量子信息科學(xué)。

改變世界的量子科技

誕生于20世紀(jì)初的量子力學(xué)是人類歷史上最重大的科學(xué)革命之一，它為人類打開了微觀世界的大門，顛覆了人類認(rèn)知世界的角度，催生了半導(dǎo)體、激光、核能、超導(dǎo)、核磁共振和衛(wèi)星導(dǎo)航等一系列重大的技術(shù)發(fā)明，從根本上改變了人類的生活方式和社會(huì)發(fā)展水平。

而到了上世紀(jì)90年代，隨著量子調(diào)控技術(shù)的巨大進(jìn)步，人類得以對(duì)微觀粒子的量子狀態(tài)進(jìn)行主動(dòng)的精確操控，以此為基礎(chǔ)的量子信息技術(shù)迎來突破。其包括了保障信息安全的量子保密通信技術(shù)，提高運(yùn)算速度的量子計(jì)算技術(shù)和提升測(cè)量精度的量子精密測(cè)量技術(shù)。

量子信息科學(xué)“第二次量子革命”

以量子精密測(cè)量、量子計(jì)算、量子保密通信為代表的量子信息技術(shù)的快速發(fā)展也被喻為“第二次量子革命”，正引領(lǐng)新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革方向。

量子精密測(cè)量是量子信息科學(xué)的重要應(yīng)用方向之一，得益于量子效應(yīng)，量子精密測(cè)量能在諸如時(shí)間、重力、磁場(chǎng)、成像、遙感等領(lǐng)域，提供比現(xiàn)有技術(shù)更高的測(cè)量靈敏度和精度。其將在下一代時(shí)間基準(zhǔn)、精確導(dǎo)航、基本物理常數(shù)測(cè)量、粒子探測(cè)、核磁共振成像、遠(yuǎn)程目標(biāo)識(shí)別、全球地形測(cè)繪、引力波或暗物質(zhì)的感應(yīng)探測(cè)等廣泛領(lǐng)域發(fā)揮重要作用。

國(guó)儀量子推出的基于金剛石NV色心技術(shù)的商用量子精密測(cè)量?jī)x器——量子鉆石顯微鏡

量子計(jì)算是利用量子疊加和干涉等原理進(jìn)行量子并行計(jì)算，可以在特定問題上相對(duì)于經(jīng)典計(jì)算提供指數(shù)級(jí)加速，為經(jīng)典密碼破解、大數(shù)據(jù)搜索、人工智能等大規(guī)模計(jì)算難題提供了解決方案。

國(guó)儀量子推出的離子阱量子計(jì)算機(jī)

量子保密通信是指利用量子比特作為信息載體來進(jìn)行信息交互的通信技術(shù)，其最典型的應(yīng)用是量子密鑰分發(fā)和量子隱形傳態(tài)。量子保密通信是安全性得到嚴(yán)格證明的通信方式，基于量子力學(xué)的基本原理，在量子密鑰傳輸過程中，竊聽者無法做到既偷看又不留下痕跡，這保障了密鑰傳輸?shù)陌踩浴?/span>

量子科技的發(fā)展關(guān)乎全球科技革命和產(chǎn)業(yè)變革的走向，是國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)的焦點(diǎn)。加快發(fā)展量子科技，對(duì)促進(jìn)高質(zhì)量發(fā)展、保障國(guó)家安全具有非常重要的作用。2016年，起源于中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)中國(guó)科學(xué)院微觀磁共振重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的國(guó)儀量子正式成立，將先進(jìn)的量子精密測(cè)量技術(shù)從實(shí)驗(yàn)室推向了產(chǎn)業(yè)化，應(yīng)用于高端科學(xué)儀器的研制開發(fā)，致力于幫助客戶更高效地推動(dòng)技術(shù)的發(fā)展，探索并創(chuàng)造人類的未來。