可廣泛應(yīng)用于通信、計(jì)算機(jī)和精密測量

　　按此前慣例，2015年度國家科學(xué)技術(shù)獎擬于2016年1月在人民大會堂舉辦頒獎典禮。從目前公布的初評結(jié)果可預(yù)判，若本次自然科學(xué)一等獎終有得主，該榮譽(yù)將花落“多光子糾纏干涉度量學(xué)”。因?yàn)樵擁?xiàng)目是本年度唯一一個入選該等級獎項(xiàng)的初評項(xiàng)目。

　　據(jù)科技部官網(wǎng)此前公布的信息顯示，2015年度入選自然科學(xué)一等獎初評的項(xiàng)目僅有“多光子糾纏干涉度量學(xué)”。該項(xiàng)目推薦單位是安徽省、中國科學(xué)院。據(jù)介紹，該項(xiàng)目組系統(tǒng)地發(fā)展了多光子糾纏干涉度量學(xué)，并將之創(chuàng)新性地應(yīng)用于量子通信、量子計(jì)算等多個研究方向，取得了廣域量子通信和光學(xué)量子信息處理等領(lǐng)域的系統(tǒng)性關(guān)鍵突破；在此基礎(chǔ)上，將量子保密通信技術(shù)帶入現(xiàn)實(shí)應(yīng)用。

　　自然科學(xué)獎作為國家科學(xué)技術(shù)獎五項(xiàng)獎項(xiàng)之一，為中國自然科學(xué)領(lǐng)域的最高獎，旨在獎勵那些在基礎(chǔ)研究和應(yīng)用基礎(chǔ)研究領(lǐng)域，闡明自然現(xiàn)象、特征和規(guī)律，作出重大科學(xué)貢獻(xiàn)的中國公民。此前，華羅庚、吳文俊、錢學(xué)森等均獲此殊榮。

　　摩爾定律顯示，半導(dǎo)體晶體管的尺寸開始越來越小，在達(dá)到納米級后電子的運(yùn)動規(guī)律不再遵循傳統(tǒng)的經(jīng)典電動力學(xué)。與此同時，芯片的安全性變得越來越重要，人們開始尋求一種在原理上可以無條件安全的通信模式。量子力學(xué)在解決上述問題方面有望發(fā)揮重要作用，這主要顯示在量子通信、量子計(jì)算、量子精密測量三個方面。

　　在量子通信領(lǐng)域，中科院院士、中科大副校長潘建偉帶領(lǐng)的團(tuán)隊(duì)希望通過3~5年的努力，解決基于中繼量子通信的問題，初步開展星地量子實(shí)驗(yàn)；通過10年左右的努力，構(gòu)建高速率、實(shí)用化的廣域網(wǎng)絡(luò)。

　　基于密鑰分發(fā)本身進(jìn)展緩慢等原因，量子通信還處于實(shí)驗(yàn)室階段。中科院等團(tuán)隊(duì)于2012年在合肥構(gòu)建了一個覆蓋6000平方公里的實(shí)驗(yàn)網(wǎng)，基本證實(shí)可滿足萬用戶密鑰分發(fā)的安全需求，并構(gòu)建了基于量子通信的高安全通信保障系統(tǒng)；中科大正在同有關(guān)單位合作，推動在金融、國防、信息安全方面的應(yīng)用，該網(wǎng)絡(luò)將在2016年年底全線開通，希望不久的將來投入運(yùn)營和使用。此外，中科院啟動了“量子科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星”先導(dǎo)專項(xiàng)，預(yù)計(jì)衛(wèi)星明年上半年發(fā)射，用光纖做城域網(wǎng)，用衛(wèi)星做廣域網(wǎng)，在國際上率先實(shí)現(xiàn)高速星地量子通信。

　　量子計(jì)算仍處于早期發(fā)展階段，像經(jīng)典計(jì)算機(jī)那樣具有通用功能的量子計(jì)算機(jī)能否最終成功，對整個科學(xué)界還是個未知數(shù)。潘建偉希望2~3年內(nèi)實(shí)現(xiàn)20~30個量子比特的相關(guān)操縱；10年左右實(shí)現(xiàn)50~100個比特的量子相關(guān)操縱，就可以做一些超級計(jì)算機(jī)做不了的事情。量子的模擬也許在5~10年就會有很好的結(jié)果出來。

　　目前看來，量子精密測量是有望最快實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益的領(lǐng)域。量子精密測量可廣泛用于時間、磁場等各種物理學(xué)的測量，量子導(dǎo)航儀如果精度達(dá)到10的負(fù)12100天后，精度達(dá)到米的量級，就可進(jìn)行自主導(dǎo)航。在應(yīng)用方面，利用量子模擬等技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)潛艇的自主導(dǎo)航、飛行器的自主導(dǎo)航等。