刚拿了诺贝尔奖的量子信息科学,如何改变世界
发布时间:2022-10-10 08:54:03阅读次数:3652 推荐产品:

10月4日,诺贝尔奖委员会宣布将2022年物理学奖颁给法国物理学家阿兰·阿斯佩(Alain Aspect)、美国物理学家约翰·克劳泽(John F. Clauser)、奥地利物理学家安东·塞林格(Anton Zeilinger),以表彰他们用纠缠光子进行实验,证明了贝尔不等式不成立,并以此开创量子信息科学。

 

阿兰·阿斯佩(左)、约翰·克劳泽(中)、安东·塞林格(右)。图片来源:诺贝尔奖官网

 

官方评价中提到,他们的实验为当下量子技术革命奠定了基础,真正推动量子力学从理论走向了应用。这也是诺贝尔奖首次颁发给量子信息科学。

 

 

改变世界的量子科技

 

诞生于20世纪初的量子力学是人类历史上最重大的科学革命之一,它为人类打开了微观世界的大门,颠覆了人类认知世界的角度,催生了半导体、激光、核能、超导、核磁共振和卫星导航等一系列重大的技术发明,从根本上改变了人类的生活方式和社会发展水平。

 

而到了上世纪90年代,随着量子调控技术的巨大进步,人类得以对微观粒子的量子状态进行主动的精确操控,以此为基础的量子信息技术迎来突破。其包括了保障信息安全的量子保密通信技术,提高运算速度的量子计算技术和提升测量精度的量子精密测量技术。

 

量子纠缠示意图。图片来源:诺贝尔奖官网

 

 

量子信息科学“第二次量子革命”

 

以量子精密测量、量子计算、量子保密通信为代表的量子信息技术的快速发展也被喻为“第二次量子革命”,正引领新一轮科技革命和产业变革方向。

 

量子精密测量是量子信息科学的重要应用方向之一,得益于量子效应,量子精密测量能在诸如时间、重力、磁场、成像、遥感等领域,提供比现有技术更高的测量灵敏度和精度。其将在下一代时间基准、精确导航、基本物理常数测量、粒子探测、核磁共振成像、远程目标识别、全球地形测绘、引力波或暗物质的感应探测等广泛领域发挥重要作用。

 

国仪量子推出的基于金刚石NV色心技术的商用量子精密测量仪器——量子钻石显微镜

 

量子计算是利用量子叠加和干涉等原理进行量子并行计算,可以在特定问题上相对于经典计算提供指数级加速,为经典密码破解、大数据搜索、人工智能等大规模计算难题提供了解决方案。

国仪量子推出的离子阱量子计算机

 

量子保密通信是指利用量子比特作为信息载体来进行信息交互的通信技术,其最典型的应用是量子密钥分发和量子隐形传态。量子保密通信是安全性得到严格证明的通信方式,基于量子力学的基本原理,在量子密钥传输过程中,窃听者无法做到既偷看又不留下痕迹,这保障了密钥传输的安全性。

 

量子科技的发展关乎全球科技革命和产业变革的走向,是国际竞争的焦点。加快发展量子科技,对促进高质量发展、保障国家安全具有非常重要的作用。2016年,起源于中国科学技术大学的国仪量子正式成立,将先进的量子精密测量技术从实验室推向了产业化,应用于高端科学仪器的研制开发,致力于帮助客户更高效地推动技术的发展,探索并创造人类的未来。