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浙报融媒体|我们可以穿越时空吗？神秘的量子力学告诉你( 三 )


另外 ， 人类不断增长的对计算能力的巨大需求 ， 也是我们当前信息科技领域面临的一大问题 。 20世纪40年代的Colossus计算机 ， 重量1吨 ， 功率8.5千瓦 ， 每秒运算速率五千次 ， 当时人们觉得这已经很快了 ， 当时按照IBM的前总裁ThomasWatson的说法 ， 全世界大概只需要五台这样的计算机就够了 。 但到了2010年时 ， 每个人拥有的智能手机已经可以实现每秒钟5万亿次的运算 ， 功耗不超过5瓦 ， 其计算能力是当年美国阿波罗登月计划计算能力的总和 。
在潘建伟看来 ， 量子通信可以提供原理上无条件的安全通信方式；量子计算则可以提供超快的计算能力 ， 来揭示复杂系统的规律 。 在研究爱因斯坦百年之问的过程中 ， 目前的量子力学已经初步地为突破信息安全和计算能力的瓶颈做好了准备 ， 而且也为回答上帝到底是否掷骰子提供了可能的答案 。
“某种意义上来讲 ， 量子力学是现代信息技术的硬件基础 。 与作为软件基础的数学相结合 ， 数学与物理奠定了整个现代信息技术的基础 。 ”潘建伟说 。
诚然 ， 无论是核能、晶体管的发现 ， 还是核磁共振、高温超导材料、巨磁阻效应的发现等 ， 量子力学规律在应用过程中 ， 带来了诸多技术革新 。 对量子规律的被动观测 ， 并非仅作用于微观世界 ， 它已在很大程度上改变了我们如今的生活 。 第一次量子革命直接催生了现代信息技术 。
“一部手机里就凝聚了很多跟量子力学相关的基础物理、基础化学成果：半导体器件是2009年诺贝尔物理学奖 ， 集成电路是2000年诺贝尔物理学奖……一部手机当中 ， 有八项诺贝尔奖成果在里面 。 这足以可见像量子力学这样的基础研究的重要性 。 ”潘建伟说 。
从高功率X波段脉冲式电子顺磁共振谱仪等自主研发磁共振实验装备 ， 到任意波形发生器、任意序列发生器等量子测控器件与系统等 ， 在前不久刚刚落下帷幕的第十七届长三角科技论坛上 ， 中国科学技术大学研发团队就分享了他们正在挖掘的量子科学技术价值潜力 ， 用以研制高端科学仪器 。 “科学仪器的自主研制是实现自主创新的重要基础 。 ”中国科学院院士、中国科学技术大学教授杜江峰说 ， 目前我国在科研仪器研制领域虽取得一定进展 ， 但很多高端科学仪器仍依赖进口 。 这不仅成为我国每年科研固定资产投资负担 ， 更为后续科研工作的开展带来诸多不便 。 在这一方面 ， 以量子通信、量子计算、量子精密测量为代表的量子科学技术研究成为“解题”关键 。
潘建伟说 ， 未来通过10到15年的努力 ， 他希望科学家们能够在量子通信方面 ， 进一步提升信息安全 。 同时 ， 利用在空间中发展的技术 ， 发射中高轨卫星 ， 从而在太空中也可以进一步做引力和量子理论相关的验证工作；在量子计算方面 ， 他希望我国未来能够构建起具有基本功能的通用量子计算原型机 ， 探索对密码分析和大数据分析方面的相关应用 。 “我相信 ， 随着人工智能研究的发展和量子计算机硬件的发展 ， 我们可能可以构建出理解甚至超越人类的智慧 ， 探索更多未知而神秘的领域 。 ”潘建伟说 。


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