為什么量子技術(shù)很重要
中共中央政治局日前舉行了第24次量子科技研究和應(yīng)用前景的集體研究。習(xí)近平總書(shū)記強(qiáng)調(diào):"量子力學(xué)是人類探索微觀世界的一項(xiàng)重要成就,"量子科技的發(fā)展具有重大的科學(xué)意義和戰(zhàn)略價(jià)值。它是一項(xiàng)重大的顛覆性技術(shù)創(chuàng)新,它對(duì)傳統(tǒng)技術(shù)體系的沖擊和重構(gòu),將引領(lǐng)新一輪的科技革命和產(chǎn)業(yè)改革方向。要充分認(rèn)識(shí)促進(jìn)量子科技發(fā)展的重要性和緊迫性,加強(qiáng)量子科技發(fā)展的戰(zhàn)略規(guī)劃和系統(tǒng)布局,把握大勢(shì)所趨,做好優(yōu)勢(shì)。
為什么量子技術(shù)很重要?
首先,量子力學(xué)建立后,它已成為整個(gè)微觀物理學(xué)的理論框架,使后者一舉成功。
量子力學(xué)解釋化學(xué)。周期表、化學(xué)反應(yīng)、化學(xué)鍵、分子穩(wěn)定性等都是由量子力學(xué)定律引起的。
量子力學(xué)幫助我們理解宇宙。我們的宇宙跨越尺度,從光到基本粒子到原子核,再到由原子、分子和大量原子組成的凝聚物質(zhì)。量子力學(xué)在理解這些方面起著重要作用,因此成為現(xiàn)代技術(shù)的基礎(chǔ)。
在微觀尺度上,各種基本力的統(tǒng)一是理論物理中的一個(gè)重要問(wèn)題,它依賴于量子力學(xué)。其他未解的謎團(tuán),如暗物質(zhì)和暗能量,也取決于量子力學(xué)。
許多天文現(xiàn)象,如恒星發(fā)光、白矮星和脈沖星、太陽(yáng)中微子振蕩、宇宙背景輻射,甚至宇宙結(jié)構(gòu)的起源,都是由量子力學(xué)定律所致。
許多材料的性質(zhì),如導(dǎo)體、絕緣體、磁鐵、超導(dǎo)體等,都源于電子的量子行為。
量子力學(xué)帶來(lái)了豐富的技術(shù)和應(yīng)用,深刻地改變了人類的文明和歷史。它為我們提供了核能的新能源,使我們能夠更有效地利用太陽(yáng)能。核彈影響了世界歷史,核能就是和平利用核能。
量子力學(xué)為信息革命提供了硬件基礎(chǔ)。激光、半導(dǎo)體晶體管和芯片的原理都來(lái)源于量子力學(xué)。量子力學(xué)還使磁盤和光盤信息存儲(chǔ)、發(fā)光二極管、衛(wèi)星定位和導(dǎo)航等新技術(shù)成為可能。沒(méi)有量子力學(xué),互聯(lián)網(wǎng)和智能手機(jī)就不可能存在。
量子力學(xué)還為材料科學(xué)和技術(shù)、醫(yī)學(xué)和生物學(xué)提供分析工具,包括X射線、電子顯微鏡、正電子湮沒(méi)、光學(xué)和磁共振成像。
因此,量子是我們的老朋友。事實(shí)上,在上世紀(jì)90年代,諾貝爾獎(jiǎng)得主萊德曼(Ledermann)指出,當(dāng)時(shí)量子力學(xué)貢獻(xiàn)了美國(guó)國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值(GDP)的1/3。現(xiàn)在這一比例要高得多,很難找到與量子無(wú)關(guān)的新技術(shù)。因此,量子力學(xué)是當(dāng)代文明的重要基礎(chǔ)。
這些以量子力學(xué)為基礎(chǔ)的傳統(tǒng)科學(xué)和技術(shù)已經(jīng)相對(duì)成熟。近年來(lái),量子科學(xué)和技術(shù)出現(xiàn)了一些新的領(lǐng)域。量子科學(xué)和技術(shù)基于對(duì)單個(gè)量子態(tài)的操縱,出現(xiàn)了新的方向和新的活力,迎來(lái)了連續(xù)量子革命的第二個(gè)最精彩的部分,也可以說(shuō)是第二次量子革命。例如,利用量子態(tài)作為信息載體,量子力學(xué)不僅為信息技術(shù)提供了硬件基礎(chǔ),而且還提供了軟件基礎(chǔ)。
這為中國(guó)量子力學(xué)和量子信息學(xué)的發(fā)展提供了機(jī)遇。我國(guó)在相關(guān)領(lǐng)域已經(jīng)取得了很大成就,在一些領(lǐng)域已經(jīng)在世界領(lǐng)先。我希望有更多的引領(lǐng)潮流者的工作。去年,谷歌成功地開(kāi)發(fā)了一種量子處理器,可以在200秒內(nèi)完成一項(xiàng)計(jì)算任務(wù),超級(jí)計(jì)算機(jī)需要很長(zhǎng)時(shí)間才能完成,這被稱為量子優(yōu)勢(shì)。這些成就也應(yīng)該在中國(guó)出現(xiàn)。
正如習(xí)近平總書(shū)記指出,近年來(lái),量子科技的快速發(fā)展已成為新一輪科技革命和工業(yè)改革的前沿領(lǐng)域,加快量子科技的發(fā)展對(duì)促進(jìn)高質(zhì)量發(fā)展和保障國(guó)家安全具有十分重要的作用。
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