量子信息技術(shù)，是各國競相角逐的前沿科技。全國兩會(huì)上，全國政協(xié)委員、中國科大常務(wù)副校長潘建偉院士透露，世界首顆量子科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星“墨子號”已能滿足初步安全通信需求，過去兩年來，研究人員將星地之間密鑰的成碼量提高約40倍，即每秒傳送約40萬個(gè)密鑰，可以滿足部分應(yīng)用部門的安全通信需求，今后將進(jìn)一步推動(dòng)量子技術(shù)產(chǎn)業(yè)化。國盾量子、本源量子、國儀量子……隨著一項(xiàng)項(xiàng)量子前沿成果在合肥轉(zhuǎn)化，一個(gè)個(gè)生機(jī)勃勃的獨(dú)角獸企業(yè)拔節(jié)壯大，量子產(chǎn)業(yè)成為我省正在崛起的新高地。
瞄準(zhǔn)量子科技前沿
超低溫度下基態(tài)分子與原子之間的散射共振，最近在實(shí)驗(yàn)上被人類首次發(fā)現(xiàn)，這是超冷量子化學(xué)研究的重大突破，對于量子計(jì)算和量子模擬具有重要意義。 1月18日，國際權(quán)威學(xué)術(shù)期刊《科學(xué)》刊發(fā)了潘建偉院士團(tuán)隊(duì)的這一重要成果。
今年3月，美國光學(xué)學(xué)會(huì)公布2019年度伍德獎(jiǎng)獲得者名單，潘建偉由于“在量子力學(xué)基礎(chǔ)和光量子信息，包括量子力學(xué)非定域性檢驗(yàn)、量子密鑰分發(fā)、量子隱形傳態(tài)以及光量子計(jì)算領(lǐng)域的先驅(qū)性實(shí)驗(yàn)研究貢獻(xiàn)”而獲此榮譽(yù)。今年1月，潘建偉領(lǐng)銜的“墨子號”衛(wèi)星團(tuán)隊(duì)被授予2018年度克利夫蘭獎(jiǎng)，以表彰該團(tuán)隊(duì)通過實(shí)現(xiàn)千公里級星地雙向量子糾纏分發(fā)，推動(dòng)大尺度量子通信實(shí)驗(yàn)研究作出的卓越貢獻(xiàn)。這是美國科學(xué)促進(jìn)會(huì)設(shè)立克利夫蘭獎(jiǎng)96年來，中國科學(xué)家在本土完成的科研成果首次獲得這一重要榮譽(yù)。
“墨子號”飛向太空、“量子計(jì)算機(jī)研制成功”……潘建偉院士團(tuán)隊(duì)的成果，連續(xù)兩年被習(xí)近平主席新年賀詞“點(diǎn)贊”，“墨子號”還被寫入十九大報(bào)告。 2017年初，潘建偉領(lǐng)銜的團(tuán)隊(duì)利用“墨子號”在國際上率先成功實(shí)現(xiàn)千公里級的星地雙向量子糾纏分發(fā)，2017年6月16日《科學(xué)》以封面論文形式發(fā)表了該成果。 “中國的量子通信研究是一項(xiàng)包含了從基礎(chǔ)物理學(xué)到衛(wèi)星技術(shù)等在內(nèi)的科技成果，近些年中國在科學(xué)領(lǐng)域所取得的進(jìn)展讓我感到非常震撼。 ”《科學(xué)》雜志主編杰里米·伯格表示。
在中國科大，有一個(gè)量子夢之隊(duì)，被譽(yù)為量子“GDP”，他們分別是郭光燦院士、杜江峰院士、潘建偉院士。近年來，3位院士率領(lǐng)的團(tuán)隊(duì)瞄準(zhǔn)量子科技前沿，取得諸多突破性進(jìn)展。
3月，郭光燦院士團(tuán)隊(duì)首次實(shí)現(xiàn)量子糾纏交換過程的自檢驗(yàn)，為實(shí)現(xiàn)量子糾纏網(wǎng)絡(luò)的自檢驗(yàn)、保障量子網(wǎng)絡(luò)的安全性解決了關(guān)鍵難題。近年來，他的團(tuán)隊(duì)在蕪湖市建成國內(nèi)首個(gè)“量子政務(wù)網(wǎng)”，創(chuàng)新性地制備了半導(dǎo)體六量子點(diǎn)芯片，成功研制出一套精簡、高效的量子計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)。杜江峰院士團(tuán)隊(duì)研制完成了原創(chuàng)型的單分子磁共振譜儀和國際首臺多波段脈沖單自旋磁共振譜儀，實(shí)現(xiàn)長時(shí)間、高穩(wěn)定度和高同步精度的脈沖序列發(fā)生技術(shù)，制備出國際同技術(shù)領(lǐng)域最高功能密度的集成化操控讀出一體化設(shè)備。
做實(shí)科技成果轉(zhuǎn)化
3月27日，上交所公布科創(chuàng)板第二批獲受理企業(yè)名單，技術(shù)起源于潘建偉院士團(tuán)隊(duì)的國盾量子赫然在列。國盾量子是我國率先從事量子通信技術(shù)產(chǎn)業(yè)化的企業(yè)，是量子通信產(chǎn)業(yè)化的開拓者、實(shí)踐者和引領(lǐng)者。
2017年12月，國盾量子與中興通訊合作推出全球首款使用量子密鑰的商用安全加密手機(jī)。同年，全球首條城際量子保密通信干線——國家量子保密通信“京滬干線”正式貫通，而國盾量子為“京滬干線”提供了重要技術(shù)和產(chǎn)品支撐。目前，我國已建成實(shí)用化光纖量子保密通信網(wǎng)絡(luò)總長(光纜皮長)7000余公里，其中超過6000公里使用國盾量子提供的產(chǎn)品且處于在線運(yùn)行狀態(tài)。國盾量子目前已成為全球領(lǐng)先的量子通信設(shè)備制造商和量子安全解決方案提供商。
“科技成果真正實(shí)現(xiàn)價(jià)值，最終要離開實(shí)驗(yàn)室、走向產(chǎn)業(yè)化。 ”杜江峰院士表示。在合肥市高新區(qū)，有一條橫貫東西的云飛路，是遠(yuǎn)近聞名的“量子大道”，密集布局著一批量子領(lǐng)域骨干企業(yè)——國盾量子、國儀量子、本源量子、中創(chuàng)為量子……
本源量子脫胎于郭光燦院士團(tuán)隊(duì)，是國內(nèi)第一家以量子計(jì)算機(jī)的研制、開發(fā)和應(yīng)用為主營業(yè)務(wù)的初創(chuàng)型公司。近年來，本源量子上線全球首個(gè)基于半導(dǎo)體量子芯片的量子計(jì)算云平臺，初步建立了量子語言標(biāo)準(zhǔn)QRunes，開發(fā)研制了量子編程架構(gòu)QPanda。 2018年12月6日，本源量子向世界推出完全自主知識產(chǎn)權(quán)的首款國產(chǎn)量子控制系統(tǒng)——本源量子測控一體機(jī)。目前，該公司已擁有超過10種各類量子計(jì)算芯片、量子功能芯片產(chǎn)品，推出基于32位量子虛擬機(jī)的量子計(jì)算免費(fèi)體驗(yàn)平臺，成功仿真64位量子電路。
2018年10月16日，國儀量子在合肥宣布中國首臺脈沖式電子順磁共振波譜儀誕生。這一“國之重器”的核心技術(shù)源于杜江峰院士團(tuán)隊(duì)，由國儀量子轉(zhuǎn)化，具有自主知識產(chǎn)權(quán)，其正式商用不僅填補(bǔ)了國內(nèi)空白，更打破了國外的壟斷，在量子精密測量、量子計(jì)算、自動(dòng)化控制與測量、脈沖成像技術(shù)、醫(yī)學(xué)診療等諸多科學(xué)研究領(lǐng)域以及相關(guān)高精尖產(chǎn)業(yè)，具有廣泛的應(yīng)用前景。國儀量子成立3年來，其科學(xué)儀器產(chǎn)品已遠(yuǎn)銷美國、德國、瑞士、以色列等國家，去年公司各類產(chǎn)品訂單合同已接近1億元。
目前，合肥市高新區(qū)擁有主營量子技術(shù)企業(yè)5家，量子關(guān)聯(lián)企業(yè)20余家，全區(qū)直接從事量子領(lǐng)域的科研人員數(shù)達(dá)600人。合肥市量子信息產(chǎn)業(yè)相關(guān)專利占全國總量的12.1%，排名僅次于北京，位居全國第二。
打造中國量子中心
量子論是20世紀(jì)最偉大的科學(xué)理論之一，與相對論一起成為現(xiàn)代物理學(xué)的兩大基石。量子論誕生后，迅速掀起了“第一次量子革命”，催生了激光、晶體管、全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)等一系列改變世界面貌的重大發(fā)明。新世紀(jì)以來，世界主要國家紛紛制定計(jì)劃、投入巨資，把量子信息技術(shù)作為未來的戰(zhàn)略制高點(diǎn)，其代表性應(yīng)用有量子傳感、量子計(jì)算、量子通信、量子精密測量、量子技術(shù)賦能的科學(xué)研究及產(chǎn)業(yè)應(yīng)用等，“第二次量子革命”大幕拉開?！爱?dāng)前，量子信息科學(xué)已經(jīng)進(jìn)入到深化和快速發(fā)展的階段，特別需要多學(xué)科交叉
融合和各項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)的攻關(guān)，需要在國家層面進(jìn)行頂層設(shè)計(jì)和系統(tǒng)性布局。 ”潘建偉建議，盡快實(shí)質(zhì)性啟動(dòng)量子信息科學(xué)國家實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)以及相關(guān)領(lǐng)域的科技創(chuàng)新項(xiàng)目。創(chuàng)建量子信息科學(xué)國家實(shí)驗(yàn)室，是我省科技創(chuàng)新“一號工程”。目前，該國家實(shí)驗(yàn)室的探索機(jī)構(gòu)——中科院量子信息與量子科技創(chuàng)新研究院已在合肥高新區(qū)揭牌，正在按照國家實(shí)驗(yàn)室的體制機(jī)制和運(yùn)營模式建設(shè)。
我國量子信息技術(shù)起步相對較晚，但在量子通信等領(lǐng)域已成功實(shí)現(xiàn)“彎道超車”。近年來，在中國科大潘建偉、郭光燦、杜江峰等科學(xué)家的不懈努力下，我國量子信息技術(shù)實(shí)現(xiàn)了從跟跑到并跑和部分領(lǐng)跑的歷史性轉(zhuǎn)變，中國科大“墨子號”量子科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星、量子保密通信“京滬干線”等代表了當(dāng)今量子信息技術(shù)領(lǐng)域世界最領(lǐng)先的成果。聚焦量子科技前沿，我省已擁有合肥微尺度物質(zhì)科學(xué)國家研究中心、中科院量子信息重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、中科院微觀磁共振重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室等多個(gè)重點(diǎn)科研平臺。
量子信息科學(xué)不僅需要原始創(chuàng)新，也需要產(chǎn)學(xué)研結(jié)合與成果轉(zhuǎn)化。未來，我省將依托量子信息國家實(shí)驗(yàn)室建設(shè)，圍繞“量子通信與量子計(jì)算機(jī)”等重大項(xiàng)目，在全球范圍內(nèi)吸引和培育量子技術(shù)領(lǐng)域各類人才，形成一大批核心技術(shù)成果，把合肥打造成為我國乃至全球量子技術(shù)的創(chuàng)新高地；圍繞國盾量子、本源量子、國儀量子等一批獨(dú)角獸、準(zhǔn)獨(dú)角獸企業(yè)，培育出若干量子領(lǐng)域龍頭企業(yè)，引導(dǎo)更多量子技術(shù)科研成果進(jìn)行轉(zhuǎn)化，把合肥高新區(qū)打造成為具有國際影響力的量子信息產(chǎn)業(yè)化基地。（記者 桂運(yùn)安）
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