在新一轮科技革命和产业变革孕育兴起,特别是第二轮量子革命正向我们走来的时代背景下,2019年9月15日至20日,新兴量子技术国际会议在合肥成功举行。多名诺贝尔物理学奖、沃尔夫物理学奖、狄拉克奖、香农奖、墨子量子奖获奖者分别做了大会报告。
与会专家一致认为,量子力学的诞生对20世纪人类的生产力产生了决定性的影响,以量子通信、量子计算、量子精密测量为代表的新兴量子信息技术正在全世界范围蓬勃发展,将对21世纪产生深远的影响。科学技术是世界性的、时代性的,各国科学家倡议发展量子科学技术要具有全球视野,加强基础科研领域的国际合作,聚四海之气、借八方之力。
为了促进量子信息技术领域的健康发展,会议组委会在广泛咨询国际顾问委员会和程序委员会的基础上,对量子通信、量子计算等领域的发展目标、路径以及趋势等进行了讨论并达成了共识,形成了量子信息和量子技术白皮书(合肥宣言)。
上世纪初量子力学的建立是人类历史上最重大的科学革命之一,催生了半导体、激光、核能、超导、核磁共振和全球卫星定位系统等重大技术的发明,推动人类在信息、能源、材料和生命等科学领域获得了空前的发展,已经从根本上改变了人类的生活方式和社会面貌,促进了物质文明的巨大进步。
自上世纪九十年代以来,量子调控技术的巨大进步使得人类可以对微观粒子的量子状态进行主动的精确操纵,从而诞生了以量子信息技术为代表的这一新兴的领域。量子信息技术,包括量子通信、量子计算、量子精密测量等,可以在确保信息安全、提高运算速度、提升测量精度等方面突破经典技术的瓶颈。
鉴于此,2019年9月15日至20日,新兴量子技术国际会议在合肥召开,来自中国、美国、英国、法国、俄罗斯、德国、奥地利、瑞士、澳大利亚、加拿大等国的著名研究机构和大学的包括多名诺贝尔物理学奖获得者在内的约500余位专家参会。
与会学者讨论了量子信息技术的发展与未来,并达成一系列共识。量子通信是量子信息科学的重要分支,它是指利用量子比特作为信息载体来进行信息交互的通信技术。量子通信有两种最典型的应用方式:量子密钥分发和量子隐形传态。量子通信是迄今唯一的安全性得到严格证明的通信方式。量子通信的无条件安全是指,在量子密钥传输过程中,窃听者无法做到既偷看又不留下痕迹,这是由量子力学基本原理保证的。
量子计算利用量子叠加和干涉等原理进行量子并行计算,可以在特定问题上相对于经典计算提供指数级加速,为若干大规模计算难题提供了解决方案。实现通用量子计算机需要满足基本条件,包括可定义量子比特、量子比特有足够的相干时间、量子比特可以初始化、可以实现通用的量子门集合、量子比特可以被读出。实现大规模的量子计算机,以上基本量子操作需要超过特定的容错阈值,并通过构建量子逻辑比特进行可扩展的容错量子计算。
鉴于量子调控与量子信息技术的快速发展,计量标准将进入“量子时代”。这将全面提高七个基本物理量(长度、质量、时间、电流、温度、物质的量和发光强度)的测量精度,并可广泛用于授时、导航、医学检测、乃至包括引力波探测在内的基础物理检验。得益于量子效应,量子精密测量能在诸如时间、重力、磁场、成像、遥感等领域,提供比现有技术更高的测量灵敏度、精度和速度。
量子信息的蓬勃发展源于量子力学的好奇心驱动和基础研究,并在不断地推动和扩展这一领域。同时,在量子信息方面发展的日益先进的技术,反过来,也为探索量子力学新的物理前沿提供了新的工具。显然,在新兴量子技术的每一个阶段,都需要强调基础研究的重要性。