新華社北京8月16日電 中國16日成功發(fā)射全球首顆量子科學實驗衛(wèi)星，使得量子信息技術再次進入聚光燈下。國際學術界著名的《自然》網(wǎng)站相關報道說，在這場“特殊的太空競賽”中，中國“邁出了一大步”。

放眼全球，歐盟4月宣布將量子技術作為新的旗艦科研項目，迎接“第二次量子革命”；美國白宮7月建議加大對量子信息科學的投入，稱這是“國家的挑戰(zhàn)與機遇”。

　　第二次量子革命

大約一百多年前，我們生活在一個很正常、經(jīng)典的宇宙里，一切都合乎常情，沒有什么奇怪表現(xiàn)。隨后，量子理論出現(xiàn)了。

突然間，事物的表現(xiàn)不再總是合乎一個理性的人的料想了。在微觀尺度上，一個粒子可以同時處于兩個地方，甚至可以同時向兩個不同的方向運動。而且粒子之間可以互相糾纏——通過某種方式即時地遠程感知、影響對方。

起源于1900年普朗克所提理論的量子力學，描述了這些看似魔法的物理現(xiàn)象。這套理論不斷獲得實驗支持，在一百多年里催生了許多重大發(fā)明——原子彈、激光、晶體管、核磁共振、全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)等，改變了世界面貌。歐盟今年4月宣布將量子技術作為新的旗艦科研項目，在公告中稱上述成果為“第一次量子革命”。

量子信息技術是量子力學的最新發(fā)展，代表了正興起的“第二次量子革命”。在量子信息技術中，最具代表性的是量子通信和量子計算。中國的量子衛(wèi)星就是全球領先的量子通信實驗平臺，不過在重點介紹量子通信之前，先來看看量子計算的威力。

依照量子理論研發(fā)的量子計算機將具有強大的計算能力，速度快過傳統(tǒng)計算機億萬倍。其原因之一是，傳統(tǒng)計算機中的每個比特位只有0和1兩種狀態(tài)，而一個量子比特位可以有多個狀態(tài)。美國航天局、谷歌公司等機構在2015年宣布，合作開發(fā)的D-Wave量子模擬機對某些問題的求解速度已達到傳統(tǒng)計算機的1億倍。雖然這還不被國際學術界認為是真正的量子計算機，但量子計算的巨大潛力已然展露無遺。

　　量子攻防戰(zhàn)

量子計算給保密帶來了巨大挑戰(zhàn)。中科院量子卓越創(chuàng)新中心的陸朝陽教授告訴新華社記者，現(xiàn)在國防、金融等領域廣泛使用的通信密碼都是基于數(shù)學上的計算復雜度，等到大規(guī)模量子計算機真正面世的時候，在超強的計算能力面前，這些密碼系統(tǒng)就都會失效。

打個比方，量子計算便如可攻破一切傳統(tǒng)保密系統(tǒng)的“利矛”。

“上帝關閉了一扇門，但又打開了一扇窗，”陸朝陽說，同樣源自量子理論的量子通信技術又為保密提供了新手段。它的基礎是物理規(guī)律，比如在用一個光量子傳遞信息時，由于單光子已是最小單元，竊聽者無法通過截取“半個光子”來獲取信息；而竊聽者試圖對這個光子的狀態(tài)進行測量時，量子測不準原理又導致這個光量子的狀態(tài)發(fā)生改變，這使竊聽必然被察覺并被通信雙方規(guī)避。客觀物理規(guī)律是沒有人能改變的，也就是說，量子通信成為保密領域新的“堅盾”。

目前，量子通信的主要應用方式是量子密鑰分配，也就是俗稱的量子密碼，即用量子通信方式來傳輸密碼。此外，還有一個探索中的前沿領域是量子隱形傳態(tài)，它利用量子糾纏原理，可以瞬間把量子態(tài)傳輸?shù)竭b遠地點，接近于一些科幻小說中描寫的“遠程傳送”。

　　新一輪科技競賽

“我相信量子技術在21世紀的重要性可與上個世紀的曼哈頓計劃相比，”中科院量子卓越創(chuàng)新中心主任、中國量子衛(wèi)星項目首席科學家潘建偉院士說。也就是說，量子技術可能像曼哈頓計劃造出原子彈那樣改變世界格局。