為什么量子技術很重要
中共中央政治局日前舉行了第24次量子科技研究和應用前景的集體研究。習近平總書記強調:"量子力學是人類探索微觀世界的一項重要成就,"量子科技的發展具有重大的科學意義和戰略價值。它是一項重大的顛覆性技術創新,它對傳統技術體系的沖擊和重構,將引領新一輪的科技革命和產業改革方向。要充分認識促進量子科技發展的重要性和緊迫性,加強量子科技發展的戰略規劃和系統布局,把握大勢所趨,做好優勢。
為什么量子技術很重要?
首先,量子力學建立后,它已成為整個微觀物理學的理論框架,使后者一舉成功。
量子力學解釋化學。周期表、化學反應、化學鍵、分子穩定性等都是由量子力學定律引起的。
量子力學幫助我們理解宇宙。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。量子力學在理解這些方面起著重要作用,因此成為現代技術的基礎。
在微觀尺度上,各種基本力的統一是理論物理中的一個重要問題,它依賴于量子力學。其他未解的謎團,如暗物質和暗能量,也取決于量子力學。
許多天文現象,如恒星發光、白矮星和脈沖星、太陽中微子振蕩、宇宙背景輻射,甚至宇宙結構的起源,都是由量子力學定律所致。
許多材料的性質,如導體、絕緣體、磁鐵、超導體等,都源于電子的量子行為。
量子力學帶來了豐富的技術和應用,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能。核彈影響了世界歷史,核能就是和平利用核能。
量子力學為信息革命提供了硬件基礎。激光、半導體晶體管和芯片的原理都來源于量子力學。量子力學還使磁盤和光盤信息存儲、發光二極管、衛星定位和導航等新技術成為可能。沒有量子力學,互聯網和智能手機就不可能存在。
量子力學還為材料科學和技術、醫學和生物學提供分析工具,包括X射線、電子顯微鏡、正電子湮沒、光學和磁共振成像。
因此,量子是我們的老朋友。事實上,在上世紀90年代,諾貝爾獎得主萊德曼(Ledermann)指出,當時量子力學貢獻了美國國內生產總值(GDP)的1/3。現在這一比例要高得多,很難找到與量子無關的新技術。因此,量子力學是當代文明的重要基礎。
這些以量子力學為基礎的傳統科學和技術已經相對成熟。近年來,量子科學和技術出現了一些新的領域。量子科學和技術基于對單個量子態的操縱,出現了新的方向和新的活力,迎來了連續量子革命的第二個最精彩的部分,也可以說是第二次量子革命。例如,利用量子態作為信息載體,量子力學不僅為信息技術提供了硬件基礎,而且還提供了軟件基礎。
這為中國量子力學和量子信息學的發展提供了機遇。我國在相關領域已經取得了很大成就,在一些領域已經在世界領先。我希望有更多的引領潮流者的工作。去年,谷歌成功地開發了一種量子處理器,可以在200秒內完成一項計算任務,超級計算機需要很長時間才能完成,這被稱為量子優勢。這些成就也應該在中國出現。
正如習近平總書記指出,近年來,量子科技的快速發展已成為新一輪科技革命和工業改革的前沿領域,加快量子科技的發展對促進高質量發展和保障國家安全具有十分重要的作用。