我國(guó)量子通信和量子計(jì)算研究現(xiàn)在是什么水平？
“‘第二次量子革命’是一個(gè)非常好的機(jī)遇，是一個(gè)能夠使我們從之前的跟隨者、模仿者變?yōu)橐I(lǐng)者的機(jī)會(huì)，中國(guó)的科學(xué)家希望在‘第二次量子革命’里能夠發(fā)揮非常好的作用。”
大家好，非常榮幸有機(jī)會(huì)和大家分享在過去的十幾年里，我國(guó)在量子通信領(lǐng)域，從跟隨到領(lǐng)跑的過程中發(fā)生在我身邊一些的故事。
可能很多人看過這些新聞，2016年8月16日，我國(guó)發(fā)射了世界上第一顆量子科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星。
國(guó)際上幾乎所有最重要的媒體，如BBC、《紐約時(shí)報(bào)》，還有《自然》、《科學(xué)美國(guó)人》等雜志，都報(bào)道了這個(gè)事件，并把它評(píng)為改變世界的十個(gè)重大科學(xué)事件之一?！度A爾街日?qǐng)?bào)》也以《沉寂了一千年，中國(guó)誓回發(fā)明創(chuàng)新之巔》為題進(jìn)行報(bào)道。
以量子衛(wèi)星為代表的來自中國(guó)的一系列量子信息技術(shù)成果也直接或者間接觸發(fā)了歐洲和美國(guó)的重大投入。比如，歐洲正式啟動(dòng)了量子技術(shù)旗艦項(xiàng)目，美國(guó)也通過了“國(guó)家量子行動(dòng)法案”。
歐美對(duì)量子技術(shù)的投入
谷歌、IBM、微軟等企業(yè)也已經(jīng)非常強(qiáng)勢(shì)地介入量子計(jì)算研究。
谷歌、IBM、微軟等企業(yè)介入量子計(jì)算研究
平時(shí)，我們也會(huì)看到很多消息，比如斯諾登爆料美國(guó)正在研發(fā)可以破譯任何密碼的量子計(jì)算機(jī)。當(dāng)然，不需要斯諾登的爆料，我們也知道美國(guó)肯定會(huì)投入研發(fā)類似的量子計(jì)算機(jī)。
很多時(shí)候出于商業(yè)目的，谷歌和IBM也經(jīng)常會(huì)發(fā)布有關(guān)量子計(jì)算方面的新聞。再比如，扎克伯格剛剛滿月的女兒，已經(jīng)開始學(xué)習(xí)《寶寶的量子物理學(xué)》(當(dāng)然是開玩笑的)。這些讓我們特別有危機(jī)感。
扎克伯克一家
當(dāng)然也有一些不靠譜的廣告，比如量子鞋墊、量子水……
虛假?gòu)V告
引發(fā)從小娃娃到大企業(yè)這么高興趣的量子到底是什么?它有什么用?我國(guó)現(xiàn)在處于一個(gè)什么樣的階段?這就是我想跟大家分享的內(nèi)容。
什么是量子
量子是物質(zhì)和能量最基本的單元。我站在講臺(tái)上，有燈光照過來，光有最小的不可分割的單位，它的能量非常小。一個(gè)40瓦的燈泡，一秒鐘可以放出萬億億個(gè)光子，即1020個(gè)光子。
光子
組成物質(zhì)的基本單元，如原子、分子的典型尺度為10 -10 米，比納米還要小十倍，差不多是我們頭發(fā)絲的百萬分之一。
原子
分子
直接用我們的眼睛“看”不到這些量子的基本粒子。想象以下，如果能像孫悟空一樣可以把自己縮小成一只非常小的蒼蠅，再進(jìn)一步縮小為一個(gè)電子，我們就可以試著到原子里面看它的樣子。
下圖是用薛定諤方程計(jì)算出來的，一個(gè)最簡(jiǎn)單的原子，即一個(gè)氫原子只由一個(gè)原子核和一個(gè)電子組成，所呈現(xiàn)出來的美麗的形狀。物理學(xué)并沒有想象中的那么枯燥，它是非常漂亮的一門學(xué)科。
氫原子波函數(shù)
有句話說：一葉一菩提，一沙一世界。接下來，我們通過一個(gè)非常簡(jiǎn)單的游戲，了解量子世界的運(yùn)動(dòng)有哪些比較奇怪的規(guī)律。
