“量子科技”刷屏社交网络ღ✿★ღ,但是对于大多数民众来说ღ✿★ღ,对于“量子科技”的理解或许依然可以用“遇事不决ღ✿★ღ,量子力学”的段子一语概之ღ✿★ღ。
伟大的物理学家玻尔曾有言ღ✿★ღ:“谁要是第一次听到量子理论时没有发火ღ✿★ღ,那他一定没听懂”ღ✿★ღ。因为不符合人类的常识ღ✿★ღ,量子力学很难被大多数人所理解ღ✿★ღ。但是普通大众同样也不了解编程语言ღ✿★ღ,不也照样可以无障碍使用微信ღ✿★ღ、支付宝ღ✿★ღ、抖音等软件吗?
事实上ღ✿★ღ,随着科技行业行至拐点ღ✿★ღ,基于量子力学的量子科技不光将深刻影响我们的生活ღ✿★ღ,还因其独特的前沿技术ღ✿★ღ,成为各国决胜未来的赛点ღ✿★ღ。
多年以后ღ✿★ღ,当我们用量子科技解决生活难题时ღ✿★ღ,或许会由衷地感慨一声“当年那些弱智的智能手机ღ✿★ღ,我是怎么能容忍的呢?”
1900年初j9九游会真人游戏第一品牌ღ✿★ღ,对热力学第一ღ✿★ღ、第二定律的建立作出重大贡献的开尔文男爵ღ✿★ღ,在英国皇家学会的新年致辞中初美智佳子ღ✿★ღ,发表了题为《笼罩在热和光的动力理论上的十九世纪之云》的著名演讲ღ✿★ღ。
开尔文认为ღ✿★ღ,物理世界已经晴空万里ღ✿★ღ,动力理论可以解释一切问题ღ✿★ღ,人类已经掌握了宇宙几乎全部的真理j9九游会真人游戏第一品牌ღ✿★ღ,唯有黑体辐射和以太理论这两个小问题有待解决ღ✿★ღ。
很快ღ✿★ღ,物理学界就被这两朵乌云搅得人仰马翻ღ✿★ღ,其中黑体辐射这朵乌云就直接引发了一门新理论的诞生ღ✿★ღ,那就是量子力学ღ✿★ღ。从这一理论出发ღ✿★ღ,我们才有了今天的数字化生活ღ✿★ღ,不管是微波炉还是电脑芯片等等万物ღ✿★ღ,皆由量子力学理论幻化而来ღ✿★ღ。
和一百年前一样ღ✿★ღ。当我们以为一切都已经被发现以及发明出来了的时候ღ✿★ღ,其实一个更大的世界已经被叩响了门环ღ✿★ღ,关于量子力学j9九游会真人游戏第一品牌ღ✿★ღ,我们人类刚刚摸到了边缘ღ✿★ღ。
为什么我们要投入重金去研究量子科技ღ✿★ღ,除了探索关乎全人类命运的重大使命ღ✿★ღ,拨开人类头顶上的这朵乌云以外ღ✿★ღ,通过研究它提升我们的科技实力也是当务之急ღ✿★ღ。
上世纪60年代ღ✿★ღ,英特尔联合创始人戈登.摩尔曾敏锐指出ღ✿★ღ,集成电路上可容纳的元器件的数量每隔 18 月将会翻一倍ღ✿★ღ,产品的性能也将提升一倍ღ✿★ღ。这就是著名的“摩尔定律”ღ✿★ღ。
但是随着人类制造的芯片工艺要求越来越高ღ✿★ღ,一旦芯片中的格栅宽度达到纳米大小时ღ✿★ღ,材料的物理和化学性质将会变质ღ✿★ღ,甚至会发生与经典的半导体理论背道而驰的现象ღ✿★ღ,最终导致芯片不能运行ღ✿★ღ。这也是为什么当我们在突破了7纳米ღ✿★ღ、5纳米制程后ღ✿★ღ,芯片的生产工艺越发难于下探ღ✿★ღ。
英伟达 CEO 黄仁勋曾在2019年CES大会上说过ღ✿★ღ:“摩尔定律过去每10年增长100倍ღ✿★ღ。而现今ღ✿★ღ,摩尔定律每年只能增长几个百分点ღ✿★ღ,每10年可能只能增长 2倍ღ✿★ღ。因此ღ✿★ღ,摩尔定律其实已经失效了ღ✿★ღ。”
IDC数据显示ღ✿★ღ,预计到2025年ღ✿★ღ,全球数据规模将扩展至 163ZB (1ZB 等于 1 万亿 GB)ღ✿★ღ,对比2016年所产生16.1ZB数据量翻了十倍ღ✿★ღ。随着网络技术的发展ღ✿★ღ,信息革命的深入ღ✿★ღ,未来这一数字还将保持较高的增速ღ✿★ღ。
既然单一计算量不能增加ღ✿★ღ,那么我们能做的唯有增加整体的芯片量ღ✿★ღ,以空间换时间ღ✿★ღ。但是这又可能带来一个无穷的灾难ღ✿★ღ。
华盛顿半导体行业协会的研究报告显示ღ✿★ღ,如果按照科技惯性发展的话ღ✿★ღ,因计算机需求量过于庞大ღ✿★ღ,预计2040年ღ✿★ღ,全球计算机所消耗的电能将超过全球的电力负荷ღ✿★ღ。
由此ღ✿★ღ,我们可以发现ღ✿★ღ,在摩尔定律失效后ღ✿★ღ,经典计算机已经陷入到了发展的瓶颈ღ✿★ღ,基于这种现状j9九游会真人游戏第一品牌ღ✿★ღ,我们急切的需要找到一个更高效的计算工具初美智佳子ღ✿★ღ。
将一只猫关在装有少量镭和毒物的密闭容器里ღ✿★ღ,镭的衰变存在一定概率ღ✿★ღ,如果密闭容器中的镭发生衰变ღ✿★ღ,就会打碎毒物罐子ღ✿★ღ,毒死猫ღ✿★ღ;如果镭不发生衰变ღ✿★ღ,那么猫就可以存活ღ✿★ღ。因为在观测前ღ✿★ღ,我们并不知道镭到底衰没衰变ღ✿★ღ,因此ღ✿★ღ,这时候猫正处于生死叠加态ღ✿★ღ,也就是说ღ✿★ღ,这时的猫既是死的又是活的ღ✿★ღ。
基于这一理论ღ✿★ღ,量子计算机的量子比特既是1又是0ღ✿★ღ,再加上量子纠缠的现象ღ✿★ღ,量子计算机可以同时进行多条线路的并行运算ღ✿★ღ,计算力对比传统计算机将有突破想象的提升ღ✿★ღ。
2019年ღ✿★ღ,谷歌研究人员发论文称ღ✿★ღ,谷歌的一个基于54个量子比特量子芯片开发的量子计算系统ღ✿★ღ,其所花费200秒完成的计算ღ✿★ღ,传统顶级计算机需要1万年才能完成ღ✿★ღ。由此可见量子计算机的计算效率和计算力有多令人颠覆想象力ღ✿★ღ。
不过ღ✿★ღ,量子计算系统的算力惊人也带来了一个副作用初美智佳子ღ✿★ღ,那就是我们俗称的密码将会形同虚设ღ✿★ღ。光大证券的研究显示ღ✿★ღ,传统RSA算法下ღ✿★ღ,如果选择一个400位数的整数当做密码ღ✿★ღ,几乎可以万无一失ღ✿★ღ,因为传统计算机需要持续不断运行60万年时间才能破解ღ✿★ღ,但是这一高难度的密码ღ✿★ღ,量子计算机仅需3个小时即可破解ღ✿★ღ。
幸运的是ღ✿★ღ,由于量子科技不可测性的特征ღ✿★ღ,它在提升算力的同时j9九游会真人游戏第一品牌ღ✿★ღ,也可以为我们带来与之匹配的保密措施ღ✿★ღ,这也就是量子科技的第二大应用场景ღ✿★ღ:量子通讯ღ✿★ღ。
在传统加密传输模式下ღ✿★ღ,我们往往和对方约定一个秘钥ღ✿★ღ,然后给对方发送一个加密的文件ღ✿★ღ,然后对方通过此前预定好的秘钥即可破译该文件ღ✿★ღ,但是如果有其他人也知道了这个秘钥ღ✿★ღ,那么文件也会被破解ღ✿★ღ。
由于量子比特不可预测不可拷贝ღ✿★ღ,应用量子纠缠原理ღ✿★ღ,将一份文件通过Aღ✿★ღ、B两个纠缠的粒子表达ღ✿★ღ,然后将A当做秘钥ღ✿★ღ,把B送往一个地点ღ✿★ღ,接收方如果想要破译该文件必须让Aღ✿★ღ、B再次形成纠缠态方可破译ღ✿★ღ,这种唯一性就大大保证了信息传递的安全ღ✿★ღ。
因为计算力必须要提升的时势使然ღ✿★ღ,掌握量子技术必然会对竞争者形成降维打击ღ✿★ღ,就像拿着火枪的西班牙人去了阿兹台克ღ✿★ღ。因此ღ✿★ღ,近年来国际社会纷纷加大量子科技相关的研发力度和投入ღ✿★ღ,力图抢占技术制高点ღ✿★ღ。
2013年ღ✿★ღ,日本计划十年时间投入400亿日元研发量子科技ღ✿★ღ;英国2014年启动了国家量子技术计划ღ✿★ღ,每年投资2.7亿英镑用于量子相关产业研发ღ✿★ღ;美国也于2018年启动“国家量子行动法案”ღ✿★ღ。
中国在经历了制造层面的工业崛起后ღ✿★ღ,也越发意识到核心科技的重要性ღ✿★ღ,因而开始频频加紧布局量子科技赛道ღ✿★ღ。比如《“十三五”国家科技创新规划(2016-2020)》和《国家长期科学和技术发展规划(2006-2020)》均提到了发展量子科技技术的重要性ღ✿★ღ。与此同时ღ✿★ღ,中国还计划投资100亿美元ღ✿★ღ,在合肥建立量子信息科学国家实验室ღ✿★ღ。
在量子计算领域ღ✿★ღ,2019年底ღ✿★ღ,中国科学技术大学潘建伟团队ღ✿★ღ,在国际上首次实现了20光子输入的玻色取样量子计算ღ✿★ღ,在四大指标上刷新了国际记录初美智佳子ღ✿★ღ,在事实上逼近了美国人所说的“量子霸权”ღ✿★ღ。
如果说在计算领域ღ✿★ღ,中国量子科技技术还处于理论阶段ღ✿★ღ,与世界一流水平处于同一水平线的话ღ✿★ღ,那么在通信领域ღ✿★ღ,中国则可以说是领跑世界ღ✿★ღ。
2016年8月ღ✿★ღ,中国发射了世界首颗量子科学实验卫星“墨子号”ღ✿★ღ。2017年ღ✿★ღ,全球首条量子保密通信骨干网“京沪干线”项目通过总技术验收ღ✿★ღ。《自然》杂志写道ღ✿★ღ:“在量子通信领域ღ✿★ღ,中国仅用不到10年的时间ღ✿★ღ,就由一个不起眼的国家发展成为现在的世界劲旅ღ✿★ღ,超越欧洲和北美ღ✿★ღ,实在是令人不可思议ღ✿★ღ。”
之所以在其他世界各国“纸上谈兵”的时候ღ✿★ღ,中国就可以率先实现量子技术应用ღ✿★ღ,牛津大学教授埃克特认为ღ✿★ღ,“这一领域的进入门槛很高ღ✿★ღ,唯有依靠国家级的实体才能支持ღ✿★ღ,而中国恰恰在量子技术方面投入了巨额的资金”初美智佳子ღ✿★ღ。
埃克特还表示ღ✿★ღ:“谁控制了信息ღ✿★ღ,谁就控制了世界ღ✿★ღ。”在量子通信领域取得先发优势ღ✿★ღ,并且整体的战略和投入对比他国也更加坚定更加雄厚的背景下ღ✿★ღ,中国很有可能在未来的量子科技时代形成自己高耸的技术壁垒ღ✿★ღ。
作为今日头条青云计划ღ✿★ღ、百家号百+计划获得者ღ✿★ღ,2019百度数码年度作者ღ✿★ღ、百家号科技领域最具人气作者ღ✿★ღ、2019搜狗科技文化作者ღ✿★ღ、2021百家号季度影响力创作者ღ✿★ღ,曾荣获2013搜狐最佳行业媒体人ღ✿★ღ、2015中国新媒体创业大赛北京赛季军ღ✿★ღ、 2015年度光芒体验大奖ღ✿★ღ、2015中国新媒体创业大赛总决赛季军ღ✿★ღ、2018百度动态年度实力红人等诸多大奖ღ✿★ღ。九游会ღ✿★ღ,JIUYOU九游会体育在线登录量子力学ღ✿★ღ,九游会J9·(中国)真人游戏第一品牌j9九游会ღ✿★ღ,科技大学九游会官方网站登陆入口
![](http://https:/uploads/file/news/2020-10-26/71d047534c062e243299aa95154b80a3.jpg)