為什么中央如此重視量子科技

量子科技發展具有重大科學意義和戰略價值，是一項對傳統技術體系產生沖擊、進行重構的重大顛覆性技術創新，將引領新一輪科技革命和產業變革方向

10月16日下午，中共中央政治局就量子科技研究和應用前景舉行第二十四次集體學習。習近平總書記指出，近年來，量子科技發展突飛猛進，成為新一輪科技革命和產業變革的前沿領域。加快發展量子科技，對促進高質量發展、保障國家安全具有非常重要的作用。清華大學副校長、中國科學院院士薛其坤就這個問題進行了講解。

量子力學造就了第三次科學革命

量子力學是關于微觀物質世界運動規律的理論體系，與相對論一起構成現代物理學的理論基礎，而且在化學等學科和許多近代技術中得到廣泛應用。

量子科學發展，觸發了第一次量子技術革命。第一次量子技術革命，是從認識量子世界、發現量子效應到發展量子技術應用。信息時代的關鍵核心技術，如晶體管、激光、硬盤、GPS等是第一代量子技術的一些例子。

目前我們已經進入第二次量子技術革命時代，是通過主動人工設計和操控量子態發展量子技術和應用。近年來，以量子計算、量子通信和量子測量為代表的量子信息技術的研究與應用在全球范圍內加速發展，各國紛紛加大投入力度和拓寬項目布局。量子計算會顛覆性提高信息運算處理速度，量子通信會大幅度提升通信安全性，量子精密測量和傳感技術會在未來數字時代和萬物互聯時代有著廣泛的應用。

世界主要科技強國近期均出臺了國家層面的量子信息技術戰略計劃。美國正在建設量子網絡;英國建成了連接布里斯托、劍橋等地的量子網絡，并聯合新加坡啟動了量子衛星項目;德國、法國等19個歐盟成員國簽署了未來十年開發和部署歐盟范圍內量子通信基礎設施的聲明。

新世紀以來我國在量子科學和技術上取得一系列成就

近年來，我國加大了對量子科技的研究投入，技術創新活躍，我國科技工作者在量子科技上奮起直追，取得一批具有國際影響力的重大創新成果，包括量子反常霍爾效應的實驗發現、“墨子號”量子科學實驗衛星的發射等。

什么是量子反常霍爾效應？它的發現有什么重大意義？在認識量子反常霍爾效應之前，讓我們先來了解一下量子霍爾效應。量子霍爾效應，于1980年被德國科學家發現，是整個凝聚態物理領域中最重要、最基本的量子效應之一。舉個簡單的例子：我們使用計算機的時候，會遇到計算機發熱、能量損耗、速度變慢等問題。這是因為常態下芯片中的電子運動沒有特定的軌道、相互碰撞從而發生能量損耗。而量子霍爾效應則可以對電子的運動制定一個規則，讓它們在各自的跑道上“一往無前”地前進。

然而，量子霍爾效應的產生需要非常強的磁場，“相當于外加10個計算機大的磁鐵，這不但體積龐大，而且價格昂貴，不適合個人電腦和便攜式計算機。”薛其坤院士介紹，量子反常霍爾效應的美妙之處是不需要任何外加磁場，在零磁場中就可以實現量子霍爾態，更容易應用到人們日常所需的電子器件中。

得益于量子保密通信高度安全性，量子通信在國防、財務和金融專網等領域具有重要應用。如果說地面量子通信構建了一張連接每個城市、每個信息傳輸點的“網”，那么量子科學實驗衛星就像一桿將這張網射向太空的“標槍”。

“墨子號”量子科學實驗衛星于2016年8月16日1時40分，在酒泉用長征二號丁運載火箭成功發射升空。此次發射任務的圓滿成功，標志著我國空間科學研究又邁出重要一步。2017年1月18日，“墨子號”量子科學實驗衛星圓滿完成了4個月的在軌測試任務。

“墨子號”量子衛星圓滿實現預定的全部三大科學目標，取得了千公里級星地量子糾纏分發、高速量子密鑰分發、量子隱形傳態等重要成果，為我國在未來繼續引領世界量子通信技術發展和空間尺度量子物理基本問題檢驗前沿研究奠定了堅實的科學與技術基礎。國際權威期刊《自然》雜志曾評價：“墨子號”量子衛星研究成果標志著中國在量子通信領域的崛起，從10年前不起眼的國家發展為現在的世界勁旅。

加快量子科技發展，推動第二次量子技術革命

量子科技發展具有重大科學意義和戰略價值，是一項對傳統技術體系產生沖擊、進行重構的重大顛覆性技術創新，將引領新一輪科技革命和產業變革方向。

2018年美國出臺了《量子信息科學國家戰略綱要》，歐盟于2018年正式啟動“量子旗艦計劃”，10年計劃投入10億歐元。德國于2018年發布“聯邦量子技術計劃”，1期投入6.5億歐元;在新冠肺炎疫情后的經濟刺激計劃中，特設“量子專項”，再投入20億歐元。

我國對量子信息技術研究和應用方面也加大支持力度，突破瓶頸障礙，聚力加快發展。例如，國家“十三五”規劃綱要在支持戰略性新興產業發展中，明確將量子通信作為重要發展方向;2017年，國家發展改革委組織實施了“京滬干線”技術驗證及應用示范項目;國家信息中心、國科量子、國家數據通信工程技術研究中心于2019年底聯合組建了電子政務量子安全工程實驗室;今年3月，科技部印發《關于科技創新支撐復工復產和經濟平穩運行的若干措施》要求，大力推動關鍵核心技術攻關，加大5G、人工智能、量子通信、腦科學、工業互聯網、重大傳染病防治、重大新藥、高端醫療器械、新能源、新材料等重大科技項目的實施和支持力度。

總體上看，我國已經具備了在量子科技領域的科技實力和創新能力。同時，也要看到，我國量子科技發展存在不少短板，發展面臨多重挑戰。“科學家正在量子科學領域開疆拓土，而量子技術要真正給人類帶來福祉，還需要更多創新創業者、企業家、投資人等的加入。”薛其坤院士表示。（來源：新華網）