中共中央政治局日前就量子科技研究和應(yīng)用前景舉行了第二十四次集體學(xué)習(xí)。習(xí)近平總書記主持學(xué)習(xí)時強調(diào)：“量子力學(xué)是人類探究微觀世界的重大成果。量子科技發(fā)展具有重大科學(xué)意義和戰(zhàn)略價值，是一項對傳統(tǒng)技術(shù)體系產(chǎn)生沖擊、進行重構(gòu)的重大顛覆性技術(shù)創(chuàng)新，將引領(lǐng)新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革方向。”“要充分認識推動量子科技發(fā)展的重要性和緊迫性，加強量子科技發(fā)展戰(zhàn)略謀劃和系統(tǒng)布局，把握大趨勢，下好先手棋。”

量子科技為什么重要?

首先，量子力學(xué)建立以后，就成為整個微觀物理學(xué)的理論框架，帶來了后者一個又一個的成功。

量子力學(xué)解釋了化學(xué)。元素周期表、化學(xué)反應(yīng)、化學(xué)鍵、分子的穩(wěn)定性等，都是量子力學(xué)規(guī)律所導(dǎo)致。

量子力學(xué)幫助我們理解宇宙。我們的宇宙跨越各種尺度，從光到基本粒子，到原子核，到原子、分子以及大量原子構(gòu)成的凝聚態(tài)物質(zhì)。量子力學(xué)對于認識這些都起了重要的作用，也因此成為現(xiàn)代技術(shù)的基礎(chǔ)。

在微觀的尺度上，各種基本力的統(tǒng)一是理論物理的重大問題，依賴于量子力學(xué)。其他的未解之謎(如暗物質(zhì)和暗能量)的解決也依賴于量子力學(xué)。

很多天文現(xiàn)象，例如恒星發(fā)光、白矮星和脈沖星、太陽中微子的振蕩、宇宙背景輻射，乃至宇宙結(jié)構(gòu)的起源等，都是因為量子力學(xué)規(guī)律。

很多材料性質(zhì)，比如導(dǎo)體、絕緣體、磁體、超導(dǎo)等，源于電子的量子行為。

量子力學(xué)帶來了豐富的技術(shù)和應(yīng)用，深刻地改變了人類的文明和歷史。它讓我們擁有了來自原子核能量這一新能源，也讓我們更有效利用太陽能。核彈影響了世界歷史，核電則是核能的和平利用。

量子力學(xué)為信息革命提供了硬件基礎(chǔ)。激光、半導(dǎo)體晶體管、芯片的原理都源于量子力學(xué)。量子力學(xué)也使得磁盤和光盤的信息存儲、發(fā)光二極管、衛(wèi)星定位導(dǎo)航等新技術(shù)成為可能。沒有量子力學(xué)，互聯(lián)網(wǎng)和智能手機也不會存在。

量子力學(xué)也為材料科學(xué)技術(shù)、醫(yī)學(xué)和生物學(xué)提供了分析工具，包括X射線、電子顯微鏡、正電子湮沒、光學(xué)和磁共振成像等。

所以，量子是我們的老朋友。事實上，20世紀90年代，諾貝爾獎得主萊德曼就指出，量子力學(xué)貢獻了當(dāng)時美國國內(nèi)生產(chǎn)總值的三分之一?，F(xiàn)在的比例還要高得多，很難找到與量子無關(guān)的新技術(shù)。所以說，量子力學(xué)是當(dāng)代文明的一個重要基礎(chǔ)。

這些較傳統(tǒng)的科學(xué)技術(shù)，建立在量子力學(xué)基礎(chǔ)之上，發(fā)展已經(jīng)比較成熟。而近年來，有了一些量子科技新領(lǐng)域。基于對單個量子態(tài)的操控，量子科學(xué)技術(shù)出現(xiàn)了新的方向和新的生命力，正在迎來持續(xù)量子革命的第二次高潮，也可以說是第二次量子革命。比如，通過用量子態(tài)作為信息的載體，量子力學(xué)不僅像以前那樣為信息技術(shù)提供硬件基礎(chǔ)，而且還提供了軟件基礎(chǔ)。

這為中國量子力學(xué)和量子信息學(xué)發(fā)展提供了契機。我國在相關(guān)領(lǐng)域已經(jīng)取得不少成就，而且在有些領(lǐng)域已經(jīng)世界領(lǐng)先。希望能出現(xiàn)更多引領(lǐng)潮流的工作。去年谷歌公司成功研制的一個量子處理器，能夠在200秒內(nèi)完成一項計算任務(wù)，是目前超級計算機需要很長時間才能完成的，這就是所謂的量子優(yōu)勢。這樣的成果，也應(yīng)該在中國出現(xiàn)。

正如習(xí)近平總書記指出的，近年來，量子科技發(fā)展突飛猛進，成為新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革的前沿領(lǐng)域，加快發(fā)展量子科技，對促進高質(zhì)量發(fā)展、保障國家安全具有非常重要的作用。

（作者：施郁，系量子物理學(xué)家、復(fù)旦大學(xué)物理學(xué)系教授）

關(guān)鍵詞： 量子科技 未來發(fā)展