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对话薛其坤院士:量子技术发展需攻关核心元器件技术

2020-10-22 01:29 新京报

来源标题:对话薛其坤院士:量子技术发展需攻关核心元器件技术

清华大学副校长、中国科学院院士薛其坤。 资料图片/新京报记者 浦峰 摄

量子技术,这个看起来高深莫测的技术名词,因为中共中央政治局10月16日的一次集体学习而成为家喻户晓的科技热点。10月21日,科技部表示,将加强前瞻部署和大力发展以智能技术和量子技术为特征的新一代高新技术,打造我国高新技术的先发优势,强化重点领域和关键环节的攻关布局,为高质量发展提供更多高新技术的成果供给。

据新华社报道,10月16日中共中央政治局集体学习时就量子技术进行讲解并提出意见和建议的专家,是清华大学副校长、中国科学院院士薛其坤。近日,新京报贝壳财经记者就我国量子科技发展的现状以及对经济的促进作用、世界量子科技发展趋势、如何培养人才和发展量子科技等话题采访了薛其坤院士。他表示,量子计算会颠覆性提高信息运算处理速度,量子通信会大幅度提升通信安全性,量子精密测量和传感技术会在未来数字时代和万物互联时代有着广泛的应用。

薛其坤强调,总体上看,我国已经具备了在量子科技领域的科技实力和创新能力,但是还要加强关键核心元器件这种高端材料、设备技术攻关,这些都是需要解决的一些短板。除了科学家,量子技术还需要更多创新创业者、企业家、投资人加入,提高量子科技理论研究成果向实用化、工程化转化的速度和效率非常重要。

我们已进入第二次量子技术革命时代,将有重大颠覆性技术创新

新京报:近日,随着中央政治局集体学习量子科技,量子科技备受大众热议。但是,总体感觉量子科技似乎距离我们的生活很遥远。能否通俗地介绍一下量子科技及其应用场景?

薛其坤:其实,量子科技并不是一个很新的事情,距离我们也并不遥远。比如,量子力学已经建立了100多年,是人类探究微观世界的重大成果,是关于微观物质世界运动规律的理论体系,与相对论一起构成现代物理学的理论基础。

随着量子科技的发展,触发了第一次量子技术革命。第一次量子技术革命,是从认识量子世界、发现量子效应到发展量子技术应用。信息时代的关键核心技术,如晶体管、激光、硬盘、GPS等是第一代量子技术的成果。

目前我们已经进入第二次量子技术革命时代,是通过主动人工设计和操控量子态发展量子技术和应用。量子计算会颠覆性提高信息运算处理速度,量子通信会大幅度提升通信安全性,量子精密测量和传感技术会在未来数字时代和万物互联时代有着广泛的应用。如,现代信息技术、计算机、通信进一步发展,还有高密度信息存储、全球定位系统,都是量子技术一些隐形的应用。

实际上,随着信息时代的到来,我们现在谈的量子计算机和量子通信就是第二代的量子技术,更着重于主动去设计一个量子系统发展量子应用。得益于量子保密通信高度安全性,量子通信在国防、财务和金融专网等领域具有重要应用。如果说地面量子通信构建了一张连接每个城市、每个信息传输点的“网”,那么量子科学实验卫星就像一杆将这张网射向太空的“标枪”。比如,2016年8月16日,“墨子号”量子科学实验卫星在酒泉用长征二号丁运载火箭成功发射升空,并于2017年1月18日圆满完成了4个月的在轨测试任务。

新京报:未来量子科技还将在哪些行业取得广泛应用?

薛其坤:未来,量子科技不但使我们计算机的计算能力提高,通信更快,还有传感技术更灵敏,信息精度越来越精确,这些方面都会有大幅提高。同时,还对未来的数字技术、量子技术起到真正革命性的支撑作用,其他的技术都是渐进性的发展。

量子科技发展具有重大科学意义和战略价值,是一项对传统技术体系产生冲击、进行重构的重大颠覆性技术创新,将引领新一轮科技革命和产业变革方向。

解决量子科技发展的短板:加强研发关键核心元器件技术攻关

新京报:如何理解我国量子科技取得的实力与创新能力?

薛其坤:近年来,量子科技的基础研究有不少亮点,在量子精密测量传感上也有不少进展。比如说我们北斗用的时间测量系统,定位提高到一个很高的精度,这就是量子科技在全球定位或者是卫星导航系统的一个重要应用。最近在量子卫星上的一个实验,做到了千公里级的量子密钥分发,这也是今年刚刚取得的成果。

不管在基础研究,还是在通讯、量子计算,包括精密测量和传感上,我们国家都有很多可圈可点的东西。同时,这些年我国加大了对量子科技的研究投入,技术创新活跃,我国科技工作者在量子科技上奋起直追,取得一批具有国际影响力的重大创新成果,包括量子反常霍尔效应的实验发现、“墨子号”量子科学实验卫星的发射等。

总体上看,我国已经具备了在量子科技领域的科技实力和创新能力。同时,正如总书记所说,我们也要看到,我国量子科技发展存在不少短板,发展面临多重挑战。

新京报:我国量子科技发展还存在哪些短板?面临哪些挑战?

薛其坤:实际上,我们在量子科技、量子技术上的短板,和我们现在信息技术的短板有点类似,比如说支撑设备、关键核心元器件等方面,也涉及量子技术的一些问题,所以,我觉得加强关键核心元器件这种高端材料、设备技术攻关,都是需要解决的一些短板。

新京报:这次集体学习强调,要突破关键核心技术,努力在关键领域实现自主可控,保障产业链供应链安全,增强我国科技应对国际风险挑战的能力。那么,如何突破上述关键核心技术?

薛其坤:量子技术在短期内是可以赢得一些经济和社会的发展,但是实际上很多还属于基础研究,比如说量子计算,现在国际上提出来的技术方案就有七八种,还需要基础研究和探索。这也是我们为什么要加强国际合作,加强人才培养、后备人才的培养等等,因为涉及很基础层面的科学突破,才能最后使量子计算机的发展走上一个可行的、工程化的阶段。

除科学家,量子技术还需更多创新创业者、企业家、投资人加入

新京报:说到人才,这次集体学习指出,要培养造就高水平人才队伍。要建立以信任为前提的顶尖科学家负责制,给他们充分的人财物自主权和技术路线决定权,鼓励优秀青年人才勇挑重担。你作为科学家如何理解这句话?

薛其坤:总书记的讲话抓住了关键的问题,也抓住了系统性要解决的问题,我们作为战斗在第一线的科学和教育工作者,应该贯彻中央的指示,为我们国家量子科技的发展,为推动人类量子科技的发展,有义务有责任做出我们每个科学家应该做的贡献。

除了科学家在量子科技领域开疆拓土之外,量子技术要真正给人类带来福祉,还需要更多创新创业者、企业家、投资人的加入。

新京报:我国量子科技发展的切入点和突破口是什么?

薛其坤:近年来,世界主要科技强国均出台了国家层面的量子信息技术战略计划。2018年美国出台了《量子信息科学国家战略纲要》,正建设量子网络;英国联合新加坡启动了量子卫星项目;德国、法国等19个欧盟成员国于2018年正式启动“量子旗舰计划”,未来十年计划投入10亿欧元开发和部署量子通信基础设施。在新冠肺炎疫情后的经济刺激计划中,特设“量子专项”,再投入20亿欧元。

目前,我国已在量子信息技术研究和应用方面也加大支持力度。未来,量子科技、包括量子信息技术有着更加明确的应用前景,提高量子科技理论研究成果向实用化、工程化转化的速度和效率非常重要。所以,在刚开始部署时就考虑到产学研协同,考虑到从基础研究到应用之间的密切结合,可以提高效率,加快研发速度。

责任编辑:詹雨泉(QZ0018)作者:许诺
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