【行業】量子科技-微觀世界下未來計算與通信革命(26頁)

政治局集體學習,量子科技產業重要性凸顯。10 月 16 日下午,中共中央政治局就量子科技研究和應用前景舉行第二十四次集體學習。習近平總書記在主持學習時發表了講話,強調了量子科技的重大科學意義和戰略價值,認為量子科技是一項對傳統技術體系產生沖擊、進行重構的重大顛覆性技術創新,將引領新一輪科技革命和產業變革方向。在此次學習講話中,習近平總書記從不同維度對國內量子科技產業的發展做出了部署,突出強調要加強頂層設計和前瞻布局、健全政策支持體系、加快基礎研究突破和關鍵核心技術攻關、培養造就高水平人才隊伍、促進產學研協同創新以及各級黨委政府的落實,量子科技產業的重要性凸顯。

量子力學的發展促使量子科技產業第一次浪潮興起。量子是構成物質的基本單元,是不可分割的微觀粒子(譬如光子和電子等)的統稱。量子力學研究和描述微觀世界基本粒子的結構、性質及其相互作用,與相對論一起構成了現代物理學的兩大理論基礎,上世紀中葉,隨著量子力學的蓬勃發展,以現代光學、電子學和凝聚態物理為代表的量子科技第一次浪潮興起。其中誕生了激光器、半導體和原子能等具有劃時代意義的重大科技突破,為現代信息社會的形成和發展奠定了基礎。然而,受限于對微觀物理系統的觀測與操控能力不足,這一階段的主要技術特征是認識和利用微觀物理學規律,例如能級躍遷、受激輻射和鏈式反應,但對于物理介質的觀測和操控仍然停留在宏觀層面,例如電流、電壓和光強。

從“薛定諤的貓”,到“疊加態”理論,再到量子比特。“薛定諤的貓”實驗是這樣描述的:把一只貓放進一個封閉的盒子里,然后把這個盒子連接到一個裝置,其中包含一個原子核和毒氣設施。設想這個原子核有 50% 的可能性發生衰變。衰變時發射出一個粒子,這個粒子將會觸發毒氣設施,從而殺死這只貓。根據量子力學的原理,未進行觀察時,這個原子核處于已衰變和未衰變的疊加態,因此,這只可憐的貓就應該相應地處于“死”和“活”的疊加態。非死非活,又死又活,狀態不確定,直到有人打開盒子觀測它。科研人員在物理世界中的電子自旋中也找到了這樣的疊加態,電子可以同時是“上”和“下”,電子的自旋狀態是“上”和“下”按一定幾率的疊加。物理學家們把電子的這種混合狀態,稱為疊加態。量子比特在狀態編碼時就具有這樣的特性。

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