我国量子通信和量子计算研究现在是什么水平?
编者按:“曼哈顿计划”改变了20世纪的世界格局。“第一次量子革命”时,因为历史原因,中国并没有太多的参与,但现在“第二次量子革命”是一个非常好的机遇,是一个能够使我们从之前的跟随者、模仿者变为引领者的机会,希望中国的科学家希望在“第二次量子革命”里能够发挥非常好的作用。
过去的十几年,在中科院、科技部、基金委、教育部等部门的支持下,这个梦想正一步步迈向现实。
人才培养和团队建设历程
2002年,我们的团队只有5个人。从2006年开始,很多年轻的学生被派到世界各地,在国际先进的实验室学习新技术。
2009年,刚刚参加完《复兴之路》的主题展,潘建伟老师激动地给几乎所有的学生发了一条短信,希望我们能够回国为民族复兴尽力。2011年,这些学生基本都回到了国内。
我们团队主要的研究路线从量子基础研究开始,然后进入应用基础研究,再慢慢的把一些能够直接应用和产业化的技术投入实践应用,反哺社会经济发展。
研究路线
比如,在多光子纠缠领域,我们一直在国际上保持领先的地位,目前,我们已经实现了18个光量子的纠缠。
纠缠量子比特数目
利用国际一路领先的多光子纠缠和干涉技术,我们在2017年实现了第一台在“波色取样”这个特定任务上能够超越最早期两台经典计算机的光量子计算原型机。这是迈向“量子霸权”先期基础测试的一步。
量子通信
我们一直在做的不是弯道超车,而是直道超车。量子科学实验卫星是直道超车的一个非常好的范例。
最开始在论证的时候,有些专家会问国外有没有开展这样的研究。有很多人的概念是,基本上国外开展研究了,我们才开始研究。
基于量子卫星和“京沪干线”(京沪干线:连接北京、上海,贯穿济南和合肥全长2000余公里的量子通信骨干网络),我们国家首次描绘了天地一体化的量子通信网络的蓝图。
京沪干线
现在很多国外单位,包括欧洲、美国,都主动来找中国的单位,要求加入我们的合作项目。2017年,“墨子号”实现了从北京到维也纳的7600公里的量子保密的通信。
下图展示了地面和卫星的对接,位于我国西藏阿里。
地面与卫星对接
量子计算和精密测量
此外,我们在量子计算方面也做了比较系统的布局,利用超冷原子能够实现一些实用化的量子模拟技术。
超冷原子量子模拟
利用超导量子计算探索和攻关通用的量子计算机,目前我们已经做到了12个超导量子比特的纠缠。
12个超导量子比特的纠缠
平时在新闻里可能会听到,IBM做到了50个量子比特,谷歌做到了72个,但他们宣称的量子比特数目还不能形成量子纠缠。
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