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潘建伟:尽快实质性启动量子国家实验室建设,扩大技术覆盖范围

今年“两会”上,就公众热议的量子通信技术的最新进展,全国政协委员、中国科学技术大学常务副校长潘建伟院士给出了最新解答。潘建伟表示,正在推动量子信息国家实验室的建设,并努力扩大量子信息技术的覆盖范围,希望通过降低成本尽早让量子技术惠及大众。

量子信息发展依赖顶层设计

潘建伟指出,量子信息科学的领域发展到今天已进入到深化和快速发展的阶段,现在特别需要多学科的交叉融合和各项关键技术的攻关。“这就需要在国家层面进行顶层的设计和系统性布局,也需要相关的研究机构、国家部委和企业的协作。”潘建伟表示。

他说道,在国家的高度重视和团队的努力下,我国目前在量子信息领域有一定的国际竞争力,甚至在部分领域还处于国际的领先地位,但是也不能太乐观。他认为,我国一些相关领域的优势受到欧美国家的强烈冲击。“我们跟传统的欧美科技强国相比有一个弱点,就是我们以往科研组织模式是以短期科研项目为主,对于满足国家的战略需求,在科技资源投入的力度和支持的强度有所不足。”潘建伟表示,“同时和美国等国家不同的是,它们的科技金融特别发达,我国企业对前沿科技的投入热情与发达国家相比是有所差距的。”

由于量子信息技术的巨大潜在价值,欧美各国都在积极整合各方面研究力量和资源,开展国家级的协同攻关。例如,欧盟在2016年宣布投资10亿欧元启动量子技术旗舰项目;最近,美国国会也正式通过了“国家量子行动计划”;此前,大型高科技公司如谷歌、微软、IBM等也纷纷强势介入量子计算研究。去年IBM发布了第一台商用量子计算机IBM Q System One。

在这样的背景下,潘建伟认为,中国要做好科技创新,需要党和国家的高瞻远瞩以及整体性的布局。“我国在量子信息等领域,做出了部署重大科技项目、构建国家实验室等战略决策。现在我们需要做的是将国家的战略部署落到实处,特别要明确相关的机制。”潘建伟说道。

在去年的全国政协的双周协商座谈会上,潘建伟做了“加强国家实验室建设,打造高水平创新团队”的发言,并对国家的科研建设提出了自己的思考。“我们当时建议,考虑到目前欧盟、美国这些发达国家和地区在量子信息科学领域都已经起步了,目前的国际竞争非常激烈,我们需要尽快地、实质性地启动国家实验室的建设,以及相关领域的科技创新2030项目。”他说道,“同时,我们对国家实验室的建设和管理要依托相关领域最具优势的创新单元,开展国家实验室的建设和运行管理,具体负责相关重大科研任务的统筹和部署,推进国家战略的顺利实施。”

去年,第一财经记者曾了解到,目前该项目已经获得安徽省和上海市政府各10亿元左右的配套启动资金,而国家长期投入将达到千亿元人民币。

今年全国两会期间,安徽代表团也向十三届全国人大二次会议提交了关于支持安徽创建量子信息科学国家实验室的建议。建议称,中科大拥有国际一流水准的量子信息科学研究团队,在量子信息科学多个研究方向上处于国际领先地位,产生了一批世界前沿和原创性的重大科技成果。

据介绍,目前由潘建伟院士担任院长的量子创新院已经揭牌,先行探索创建国家实验室。在资金方面,首期安排24亿元专项资金进行前期配套,10亿元量子通信与量子计算机重大项目引导性资金已拨付到位。此外,安徽省财政成立了首期规模100亿元的量子科学发展基金。

推动实用化惠及大众

2016年8月,潘建伟团队研发的首颗量子科学实验卫星“墨子号”发射升空以来,提前实现了两大科学目标:首先是在实用性方面,实现了超远距离的星地之间的量子保密通信;同时在基础科研方面,实现了在空间尺度开展严格意义上的爱因斯坦所指出的量子力学非定域性的验证。

潘建伟说道:“‘墨子号’发射之后,性能指标比预想的要好很多,所以原计划两年内完成的任务,我们在两三个月就完成了。这让团队在过去三年中,有很多时间对其性能做出改进。”

潘建伟表示,目前团队在科学实验中取得的最大进展是,把星地之间的密钥成码量在过去两年中提高了40倍。“现在嘀嗒一秒钟,大概能够传送40万个量子密钥,这样已经能够满足一些初步的应用部门的安全通信的需求。”中科院量子信息与量子科技创新研究院、中国科学技术大学上海研究院张文卓副研究员对第一财经记者表示:“40万个密钥可以理解为每秒钟能给40K的数据全部加密,单位时间能用的密钥越多,商业的用途就更大。”

为了能把量子科学实验卫星的成果尽快推向实用化,潘建伟表示,未来计划能够研制出中高轨卫星,24小时不间断地工作。“目前的墨子号只能在晚上工作,因为白天太阳光太强,所以如果能够研制出中高轨卫星,就能确保能在更长的时间产生密钥,从而满足业务上的信息安全传输。”潘建伟解释道。

潘建伟表示,量子力学的科学性和正确性已经经过百年的验证建立起来了,毋庸置疑。“今天人们所使用的手机和电脑,本质上来讲都是量子科学的成果。”潘建伟表示,“民众之所以会对量子信息科技产生疑问,主要原因是量子力学与我们每天的生活经验有很大的不同,哪怕很多人受过高等教育,也只有极少数的人在大学期间真正学习过20世纪初建立的先进量子力学理论。”

他认为,更大的担忧来自量子信息科学推向实用的过程中,人们会担心这项技术是否已经成熟。对此,潘建伟提出了自己的看法。他表示,创新性成果从产生到广泛性的应用通常会经历三个阶段:“首先,公众接触全新领域的时候,会认为这个东西不靠谱,是伪科学;但随着技术的发展,大家对科学性的疑虑消除了,又会觉得技术不成熟,没有进入到广泛应用阶段。一直要等到像现在手机技术这样成熟的时候,一项新技术才算是完成了周期。”

潘建伟称,目前量子技术正在处于第二阶段向第三阶段转化的过程中,也正是需要进行大量科普工作的阶段。他表示,人们之所以会对中国量子信息技术的真伪提出质疑,这是因为缺乏自信。“中国过去在做技术的时候,长期地跟踪、模仿,导致了自信心不足,哪怕我们有领先的技术出现。”潘建伟说道,“但现在在国家的大力支持下,我国已经有很多创新性成果走在了世界的前沿。”

潘建伟指出,通信安全不仅对国家有重大意义,对个人也很重要。“量子通信对于公众的意义在于,比如每天的银行转款,帐户 信息和密码不能泄露,未来有无人驾驶的时候,远程控制汽车系统,要尽可能防止被黑客攻击,不然车辆行驶的安全无法得到保障。”潘建伟解释道,“量子通信从原理上提供无条件安全的手段,可以在未来被广泛应用于各个领域,提升我们的生活各方面的安全。现在在国家的支持下, 我们也在努力扩大量子信息技术的覆盖范围,通过降低成本争取能够尽早让量子通信技术惠及大众。”

张文卓副研究员告诉第一财经记者,目前量子科研仪器的出货量少,导致研究成本降不下来。“未来如果借助工业领域的推动,用量子器件的企业多了,半导体企业都往这个领域投入,量能够上来,成本自然会下降。”张文卓表示。据第一财经记者了解,目前量子领域主要的元器件单光子探测器,在欧洲的售价每个要卖到5000欧元以上,折合人民币4万多元。

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