4月14日為第四個(gè)“世界量子日”，這一由全球60多個(gè)國家和地區(qū)的科學(xué)家共同倡議設(shè)立的紀(jì)念日旨在普及量子科學(xué)與技術(shù)的知識(shí)，同時(shí)人們注意到，從科技攻關(guān)到工程研發(fā)，從應(yīng)用探索到產(chǎn)業(yè)培育，從基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)到自主產(chǎn)品開發(fā)，全球主要經(jīng)濟(jì)體正在量子技術(shù)賽道上展開激烈競(jìng)賽與博弈。

　　何為量子技術(shù)？首先必須弄清什么是量子。通俗地講，當(dāng)物質(zhì)或者物質(zhì)量分解到不可再分的時(shí)候，此時(shí)出現(xiàn)的最小單元就是量子，如我們看到的整棟大樓可以分為若干層，而再往下樓層不可能分為半層樓或1/3層樓，此時(shí)樓層便是大樓的最小單元，樓層就是量子。同樣，樓層里有樓梯，樓梯又是臺(tái)階連接而成，人們爬樓梯是以臺(tái)階的整數(shù)計(jì)，不會(huì)以半個(gè)臺(tái)階或1/3個(gè)臺(tái)階計(jì)，此時(shí)臺(tái)階便是量子。因此，量子既是一個(gè)物理概念，又是一個(gè)數(shù)學(xué)概念。通常情況下，計(jì)量量子的單位用比特表示，如一個(gè)量子比特、兩個(gè)量子比特等。

　　量子技術(shù)就是建立量子力學(xué)原理基礎(chǔ)之上的綜合性科學(xué)，這里的量子力學(xué)原理其實(shí)就是研究單個(gè)量子的作用力或者量子之間作用力與反作用力的原理，如量子疊加、量子糾纏、量子隧穿等。所謂量子疊加，就是指量子比特具有疊加特征，即可以同時(shí)處于0和1的線性組合，而不像傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)中的經(jīng)典比特只能處于0或1的不同狀態(tài)。所謂量子糾纏，就是兩個(gè)具有“心靈感應(yīng)”的量子無論相距多么遙遠(yuǎn)，一個(gè)量子狀態(tài)變化，另一個(gè)也會(huì)瞬間隨之改變，而量子隧穿指的是量子測(cè)量可以穿越任何的物質(zhì)量，即使是微觀的粒子也可穿入，且穿入的廣度、高度相比經(jīng)典的測(cè)量會(huì)大大延伸。

　　全球量子技術(shù)研究目前主要沿著量子計(jì)算、量子通信和量子測(cè)量三大路徑展開，且分別以量子疊加、量子糾纏和量子隧穿為基礎(chǔ)。依靠量子疊加原理，量子計(jì)算機(jī)（包括光量子計(jì)算機(jī)與超導(dǎo)量子計(jì)算機(jī)兩種）不僅要比電子計(jì)算機(jī)的信息存儲(chǔ)功能強(qiáng)大得多，運(yùn)算速度也更迅疾。一個(gè)攜帶250個(gè)量子比特的量子計(jì)算機(jī)，可存信息量比現(xiàn)有已知的宇宙中全部原子數(shù)目還要多，使用目前最快的電子計(jì)算機(jī)大概需要5萬年才能完成的計(jì)算任務(wù)，量子計(jì)算機(jī)只需4小時(shí)就能輕松搞定。

　　同樣，借助于量子糾纏特性，量子通信可以組建出無法破解的密碼體系，這是因?yàn)?/span>量子通信在進(jìn)行量子密鑰分發(fā)即信息傳輸時(shí)，兩地或多地的用戶可以共享安全的密鑰，并可利用該密鑰對(duì)信息進(jìn)行一次又一次的嚴(yán)格加密，從而使得密匙不可被跟蹤與監(jiān)聽，更不能被復(fù)制與探測(cè)。不僅如此，不像經(jīng)典通信那樣需發(fā)射電磁波，量子通信的信息傳輸能夠屏蔽所有外部環(huán)境的干擾，從而使得信息的傳輸更具穩(wěn)定性與真實(shí)性，正是如此，量子通信被視為信息傳輸“絕對(duì)安全”的回歸。

　　量子測(cè)量方面，量子隧穿原理在支持測(cè)量技術(shù)大幅延展測(cè)量視域的同時(shí)，還可以實(shí)現(xiàn)對(duì)物理量測(cè)量和信息獲取的高精度、高分辨率以及高穩(wěn)定度，技術(shù)可精細(xì)到納米、亞納米量級(jí)，同時(shí)可以糾錯(cuò)。另外，量子測(cè)量的精密性還體現(xiàn)在量子授時(shí)方面，即對(duì)時(shí)間同步精度的提升使得測(cè)量信息的傳遞過程可實(shí)現(xiàn)最小的時(shí)頻錯(cuò)差，乃至可以達(dá)到了100億年只差一秒的精度。

　　據(jù)互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)中心IDC預(yù)測(cè)，到2050年，全球量子技術(shù)市場(chǎng)規(guī)模將飆升至2600億美元，只是目前所有的預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)都是基于量子技術(shù)在專業(yè)化市場(chǎng)的應(yīng)用，而量子技術(shù)的民用化是大勢(shì)所趨，如C端通用量子計(jì)算機(jī)的問世，量子通信與量子測(cè)量搭載于更廣泛的私用載具上等，由此引爆的增量市場(chǎng)規(guī)模將更為龐大。另外，被視為第四次科技革命的人工智能剛剛啟航，數(shù)據(jù)和算力是其最重要的基礎(chǔ)，借助于量子測(cè)量傳輸?shù)暮Ａ啃畔?，依靠量子?jì)算的迅疾算速，加之量子通信的安全護(hù)航，人工智能的應(yīng)用步伐將大幅提速，最終產(chǎn)生出的商業(yè)價(jià)值將無法估量。

　　還需強(qiáng)調(diào)的是，無論是量子計(jì)算還是量子通信抑或量子測(cè)量，實(shí)際都是戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)與未來產(chǎn)業(yè)的策源高地，如量子計(jì)算領(lǐng)域就有超級(jí)算力產(chǎn)業(yè)與超級(jí)存儲(chǔ)產(chǎn)業(yè)，量子通信領(lǐng)域可產(chǎn)生高級(jí)加密產(chǎn)業(yè)與新型信息傳輸產(chǎn)業(yè)，量子測(cè)量領(lǐng)域能孕育出精密測(cè)量與量子傳感等產(chǎn)業(yè)。不僅如此，量子技術(shù)還能向其他行業(yè)滲透并對(duì)所及產(chǎn)業(yè)展開技術(shù)賦能，拉動(dòng)產(chǎn)業(yè)層次的升級(jí)，正是如此，量子技術(shù)事關(guān)一個(gè)國家未來的國際產(chǎn)業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力水平與能級(jí)。更為重要的是，各國的經(jīng)濟(jì)、政治以及軍事安全與量子技術(shù)存在緊密關(guān)聯(lián)，甚至可以說量子技術(shù)直接決定著一國在全球多元力量角逐中的安危命運(yùn)?；诖?，集群式加入量子技術(shù)的競(jìng)爭(zhēng)賽道并搶先展開產(chǎn)業(yè)布局，成為了主要國家的一致性戰(zhàn)略選擇。

　　首先是頂層設(shè)計(jì)導(dǎo)引先行。作為全球首個(gè)在宏觀層面創(chuàng)建量子技術(shù)發(fā)展戰(zhàn)略的國家，英國政府早在10年前就發(fā)布了“國家量子技術(shù)計(jì)劃”，截至目前，已經(jīng)成立4個(gè)國家量子技術(shù)中心。兩年之后，歐盟宣布將量子技術(shù)作為新的旗艦科研項(xiàng)目，其中德國制定了《量子計(jì)算路線圖》，在此基礎(chǔ)上啟動(dòng)慕尼黑量子谷研究集群計(jì)劃。美國方面，最近幾年除美國國會(huì)推出了《國家量子行動(dòng)法案》外，美國政府先后發(fā)布《美國量子網(wǎng)絡(luò)戰(zhàn)略愿景》等量子專項(xiàng)戰(zhàn)略以及促進(jìn)量子計(jì)算的《國家安全備忘錄》，美國政府將量子技術(shù)相關(guān)計(jì)劃命名為“微型曼哈頓計(jì)劃”，比肩大名鼎鼎的原子彈項(xiàng)目“曼哈頓計(jì)劃”。另外，加拿大政府也宣布制定國家量子戰(zhàn)略，并專門組建了量子工業(yè)部，同時(shí)日本也在文部科學(xué)省設(shè)置了對(duì)量子技術(shù)進(jìn)行統(tǒng)一管理的專門機(jī)構(gòu)。據(jù)第三方數(shù)據(jù)，除G7（七國集團(tuán)）均已全面部署量子技術(shù)研發(fā)計(jì)劃外，瑞典、荷蘭、印度、澳大利亞、丹麥和韓國等國都已實(shí)質(zhì)性啟動(dòng)了本國的量子戰(zhàn)略。

　　其次是專項(xiàng)投資加速擴(kuò)容。自從啟動(dòng)為期10年的《國家量子行動(dòng)法案》以來，美國政府的專向投資已累計(jì)達(dá)到50多億美元，而歐盟的“量子技術(shù)旗艦項(xiàng)目”實(shí)施至今，總經(jīng)費(fèi)支出已超過40億歐元。作為“國家量子技術(shù)計(jì)劃”的支點(diǎn)，英國在該計(jì)劃頒布的兩年后便啟動(dòng)“國家量子技術(shù)專項(xiàng)”，每年投資額度達(dá)2.7億英鎊，迄今總投入已超過21億英鎊，而且今年年初，英國政府又另外撥出4500萬英鎊的專項(xiàng)資金，以加快量子技術(shù)在改善醫(yī)療、能源、交通等方面的應(yīng)用研究。日本雖在量子技術(shù)研究方面有點(diǎn)不溫不火，但過去10年的總投資也超過400億日元。

　　再次是官產(chǎn)學(xué)集體聯(lián)動(dòng)。政府機(jī)構(gòu)、產(chǎn)業(yè)組織與學(xué)術(shù)界加速融合與聯(lián)手，尤其是依托頭部企業(yè)的主導(dǎo)力量，實(shí)施研發(fā)和應(yīng)用“雙向驅(qū)動(dòng)”，最終直接關(guān)聯(lián)出新產(chǎn)品的迭代升級(jí)，已成主要發(fā)達(dá)國家推進(jìn)量子技術(shù)研究與應(yīng)用的核心路徑。谷歌早在2013年就與美國國家航天局、加州大學(xué)圣芭芭拉分校聯(lián)合成立了量子人工智能實(shí)驗(yàn)室，次年微軟與哈佛大學(xué)、玻爾研究所等攜手組建量子設(shè)計(jì)與量子計(jì)算研究中心，英特爾與荷蘭代爾夫特理工大學(xué)合作開發(fā)新型量子計(jì)算機(jī)。不僅如此，IBM還牽頭創(chuàng)建了國際性主流量子計(jì)算產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟，美國、日本、韓國、德國、澳大利亞等230多家企業(yè)參與其中，合縱連橫之勢(shì)清晰可見。依靠強(qiáng)大的團(tuán)隊(duì)力量，谷歌在2019年就成功演示了“量子霸權(quán)”，旗下的“西克莫”量子計(jì)算機(jī)僅用200秒就完成傳統(tǒng)超級(jí)計(jì)算機(jī)需要1萬年才能完成的任務(wù)。

　　最后是量子技術(shù)教育緊密跟進(jìn)。鑒于行業(yè)人才極其稀缺，且人才又關(guān)乎量子技術(shù)的未來發(fā)展持續(xù)性以及本國的競(jìng)爭(zhēng)實(shí)力，圍繞量子計(jì)算教育、量子技術(shù)知識(shí)普及等的教育科普鏈已在發(fā)達(dá)國家開始構(gòu)建。一方面，像谷歌、微軟等與高校合作項(xiàng)目中，重點(diǎn)內(nèi)容就是培養(yǎng)量子技術(shù)人才，合作學(xué)校的學(xué)生都能經(jīng)常性地直接參與到項(xiàng)目研發(fā)之中，而俄亥俄州立大學(xué)創(chuàng)建的量子信息科學(xué)與工程中心，首要目標(biāo)就是培養(yǎng)出更多的量子計(jì)算專業(yè)人才。另外，在《國家量子行動(dòng)法案》中，美國政府直接明確10年內(nèi)在人才培養(yǎng)方向的投資達(dá)到12億美元，對(duì)此，美國國家科學(xué)基金會(huì)和白宮科學(xué)技術(shù)政策辦公室牽頭啟動(dòng)了量子信息K12教育。不僅如此，澳大利亞量子公司Q-CTRL與英國主營的量子教育公司QURECA合作建立量子計(jì)算人才培養(yǎng)通道，為任何想要入門量子計(jì)算的人提供學(xué)習(xí)機(jī)會(huì)。

　?。ㄗ髡呦抵袊袌?chǎng)學(xué)會(huì)理事、經(jīng)濟(jì)學(xué)教授）