郭光燦：量子信息技術是人類發展的重要一環

　　量子力學誕生了一百多年，這是人類最成功的理論。因為有量子力學的誕生，我們才可能有激光、有半導體以及更多先進技術。實際上，量子力學已經在人類生活中發揮著重要作用。

　　但是，以前由量子原理產生的器件，包括激光、半導體都是經典器件，而量子信息技術是直接利用量子的性質研制出的量子器件，而不是經典器件。這個量子器件的功能要遠遠超越經典器件的物理極限，這就是量子信息技術帶來的新時代的新技術。

　　實現量子計算機與量子通信為時尚早

　　量子力學的基本性質主要包含了三個方面：首先，量子力學是疊加狀態，所以從信息本身開始就是量子化的;其次，量子具有非局域性，而體現了非局域性的糾纏態是量子信息里非常重要的應用;最后，量子具有不可克隆性。

　　量子計算機性能與電子計算機性能的對比，猶如電子計算機與算盤計算能力的對比。由于量子概率不確定性的特點，使計算機有望突破非0即1的二元限制，使計算機存儲、計算能力等擴增，從而使IT、通信領域的軟、硬件獲得革命性進展。

　　量子計算機實際上跟電子計算機一樣，都是要解函數，不同的是量子計算機的處理操作用的是量子芯片。電子計算機用電子芯片去串行運算，用量子芯片替代它就會并行運算，所以量子計算機的速度就是在量子性，即疊加性導致的并行運算能力，相應的軟件、編程也都做出相應的變化。

　　對于量子計算機，國際和中國科技界做了不懈努力。2002年國際上就開始研究，現在已經做成了一個芯片的兩個量子比特。雖然中國量子技術研究起步較晚，但近幾年發展卻非常迅速，在國際上有一定地位，目前中國已經做到了三個量子比特，四個比特也正在做。

　　與此同時，中國的量子儲存器各種性能，如保真度，還有儲存模式等，很多指標上都在國際上處于領先地位。“十三五”期間，量子通信也被劃定為未來5年國家重點戰略項目。

　　量子通信從學術上說是通過量子網絡把量子信息傳遞過去。如果有兩個量子網絡，我們就可以構成聯網，把所有的網絡全連起來，就實現了一個量子云計算，這種功能將會比我們現在電子計算機為基礎的計算網絡功能要強得多。

　　不過由于量子計算機、量子通信在技術突破以及產業化上有著相當大的難度，因此這兩項技術還需要長時間的探索與研究，難以在短時間內得以實現。

　　率先發力信息安全和傳感器領域

　　量子信息技術可能會成為對人類帶來最大沖擊的新技術。量子技術可以應用在量子模擬機、量子計算機、量子通信、量子密碼、量子傳感等多個領域。相對于其他領域來說，量子技術將會率先在信息安全以及傳感器領域得到應用。

　　量子信息出來以后，對現在的保密系統產生很大的挑戰。首先，現在的保密系統是利用數學的復雜度來確保保密信息的安全性，一個數學的問題要被解了，它的安全也就被破解。

　　在安全方面，量子計算機還比較遙遠，但是量子密碼是現在就可以用的。量子密碼即量子保密通信。量子保密通信的安全性不靠數學計算的難度，而是靠物理定律，靠量子力學的不確定、不可克隆的基本原理，因而理論上沒法破解，從而比現行安全技術更為可靠。

　　目前，量子密碼穩定性等基本問題都已經解決。在某些領域，我國已經進行量子安全的產業化實驗，技術已經接近于成熟。不過，由于缺乏量子中繼技術，量子安全還只能在一個城市的城域網使用。兩個城市之間還不能用。目前各地正在大力推進智慧城市，量子密碼在單個城市應用實現突破，已經開啟了一個很大的市場。

　　另外，傳感器利用量子信息，還可以很容易傳感各種物理量，這個比現在的傳感器不管是靈敏度、精度都有大幅度提高，而這也是在未來幾年中將會面臨到的量子技術的應用。

　　現在有溫度傳感器、壓力傳感器、磁場傳感器，我們現在正在做一個納米級的顯微鏡，這些都是當前前量子傳感器領域的研究熱點。

　　總之，量子信息技術將會是人類發展的重要一環。