核心閱讀量子力學是人類探究微觀世界的重大科學成果，是現(xiàn)代物理學的兩大支柱之一。盡管量子世界還存在很多需要攻克的難題，但量子科技發(fā)展突飛猛進，正在成為新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革的前沿領(lǐng)域。量子科技發(fā)展具有重大科學意義和戰(zhàn)略價值，是一項對傳統(tǒng)技術(shù)體系產(chǎn)生沖擊、進行重構(gòu)的重大顛覆性技術(shù)創(chuàng)新，將引領(lǐng)新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革方向。

當今世界正經(jīng)歷百年未有之大變局，科技創(chuàng)新是其中一個關(guān)鍵變量。習近平總書記指出，量子科技發(fā)展具有重大科學意義和戰(zhàn)略價值，是一項對傳統(tǒng)技術(shù)體系產(chǎn)生沖擊、進行重構(gòu)的重大顛覆性技術(shù)創(chuàng)新，將引領(lǐng)新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革方向。我們要于危機中育先機、于變局中開新局，必須向科技創(chuàng)新要答案。要充分認識和推動量子科技發(fā)展的重要性和緊迫性，加強量子科技發(fā)展戰(zhàn)略謀劃和系統(tǒng)布局，把握大趨勢，下好先手棋。

科技發(fā)展召喚著量子科技

信息技術(shù)革命，特別是人工智能、量子信息技術(shù)、區(qū)塊鏈、5G技術(shù)等新興信息技術(shù)的加速突破和應(yīng)用，正在推動人類由物質(zhì)型社會向知識型社會轉(zhuǎn)變。在知識型社會，信息的含金量將超越物質(zhì)的擁有量，成為人類最寶貴的戰(zhàn)略性資源，人類對于信息的渴求達到了前所未有的高度，而傳統(tǒng)的基于經(jīng)典物理學的技術(shù)已經(jīng)不能滿足人類在信息獲取、傳輸以及處理的需求，科技發(fā)展遭遇三大技術(shù)困境。

第一，計算能力逼近天花板。在大數(shù)據(jù)時代，一方面，人類所獲取的數(shù)據(jù)呈爆炸式增長，但巨量數(shù)據(jù)受制于傳統(tǒng)存儲空間。另一方面，人工智能技術(shù)的發(fā)展對計算能力提出了更高的要求，而傳統(tǒng)計算機的算力受摩爾定律的限制，難以得到相應(yīng)提升。雖然可以通過硬件的堆疊實現(xiàn)超級計算，但其計算能力的提升空間極其有限，并且耗能巨大。

第二，信息安全防不勝防。傳統(tǒng)的信息加密技術(shù)是依靠計算復雜程度而建立起來的，然而，隨著計算能力的提升，這樣的加密系統(tǒng)理論上都可以得到破解，即使是當前依靠算力建立起來的區(qū)塊鏈也在所難免，信息安全依然存在一定的漏洞和風險。

第三，信息精度難以精益求精。傳統(tǒng)經(jīng)典的測量工具已經(jīng)不能滿足人類對于精度的需求，越來越多的應(yīng)用領(lǐng)域需要更加精密的測量，比如，時間基準、醫(yī)學診斷、導航、信號探測、科學研究等，人類急需新技術(shù)破解當前技術(shù)發(fā)展的困境。

量子科技突破技術(shù)瓶頸

量子力學是人類探究微觀世界的重大科學成果，是現(xiàn)代物理學的兩大支柱之一。盡管量子世界還存在很多需要攻克的難題，但量子科技發(fā)展突飛猛進，正在成為新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革的前沿領(lǐng)域。第一次量子革命使人類認識了微觀世界物質(zhì)的運行規(guī)律，實現(xiàn)了量子科技的淺層次應(yīng)用。第二次量子革命則將以量子信息技術(shù)為代表，在更深層次上推動技術(shù)的變革，并將最終實現(xiàn)經(jīng)典技術(shù)向量子技術(shù)的跨越，徹底顛覆經(jīng)典的技術(shù)體系?；谖⒂^量子效應(yīng)，將為破解傳統(tǒng)經(jīng)典技術(shù)發(fā)展瓶頸提供新的解決方案。

第一，量子計算機將破解計算能力的瓶頸。和傳統(tǒng)計算機不同，量子計算機的基本計算單元量子比特處于疊加狀態(tài)，并且量子比特之間并不是相互獨立，而是處于量子糾纏的狀態(tài)，這使得量子計算機獲得了超快的并行計算能力以及超大的存儲能力，從而實現(xiàn)指數(shù)級算力的提升。

第二，量子通信將破解通信安全的瓶頸。微觀粒子的量子狀態(tài)具備不可克隆性，這就使得任何盜取信息的行為都會破壞原有的信息，而被接收者發(fā)現(xiàn)。因此，量子通信從物理原理層面上確保了信息的不可被盜取和破解，從而實現(xiàn)了通信的絕對安全。

第三，量子精密測量破解測量精度的瓶頸。和傳統(tǒng)的測量技術(shù)相比，量子精密測量技術(shù)可以實現(xiàn)測量精度的飛躍。傳統(tǒng)的計時工具石英鐘計時精度最高只能達到270年誤差一秒，而基于量子技術(shù)的原子鐘的計時精度可以達到數(shù)億年誤差不到一秒。

量子科技科學意義和戰(zhàn)略價值

量子科技將在更多領(lǐng)域發(fā)揮重大作用，具有重大科學意義和戰(zhàn)略價值。主要表現(xiàn)在兩個方面：第一，量子科技將推動基礎(chǔ)科學研究發(fā)展。首先，量子科技可以實現(xiàn)對于任意物理系統(tǒng)的量子模擬。宇宙最本質(zhì)的運行規(guī)律是量子力學原理，量子計算機或者量子模擬器則可以像自然一樣運行，這為解決一些無法進行實驗驗證或者需要極端實驗條件才能進行實驗的前沿科學難題提供了解決方案，如超導理論、黑洞理論、量子化學、高能物理等前沿科學問題。其次，量子科技顛覆了傳統(tǒng)的計算復雜性理論。一方面，量子計算機能輕易解決一些傳統(tǒng)計算機無法解決的數(shù)學難題。另一方面，量子計算機和量子算法有望突破目前人工智能技術(shù)算法和算力的限制，推動人工智能技術(shù)進入新的發(fā)展高潮。另外，量子科技將有望破解意識之謎，屆時真正的人工智能將到來，其顛覆性不言而喻。再次，量子科技將為前沿基礎(chǔ)研究提供更為精密的測量，為引力波探測、物理學常數(shù)測量、生物醫(yī)學成像等多個前沿科學領(lǐng)域提供關(guān)鍵的技術(shù)支撐。

第二，量子科技具有重大的戰(zhàn)略價值。量子科技作為新科技革命的突破口和科技制高點，不論哪個國家率先占領(lǐng)這一技術(shù)制高點，都將成為新技術(shù)標準的制定者，從而牢牢掌握相關(guān)產(chǎn)業(yè)的主導權(quán)，并進一步內(nèi)化為科技、經(jīng)濟的競爭優(yōu)勢，成為大國博弈的核心競爭力。而更安全量子通信、更精密的測量技術(shù)、更快的計算能力以及更多相關(guān)的量子科技，不僅在未來國防安全方面發(fā)揮更多作用，并且還將支撐一個國家未來的國際地位。許多國家已經(jīng)認識到量子科技對新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要性，紛紛將量子科技列為優(yōu)先發(fā)展的重點科技。總之，加快發(fā)展量子科技發(fā)展與布局，對促進高質(zhì)量發(fā)展、保障國家安全具有重要的戰(zhàn)略意義。

伴隨著科學技術(shù)的不斷進步，量子科技將引領(lǐng)新一輪科技革命，并將逐步影響到社會發(fā)展的各方面，推動人類進入量子文明時代。在量子科技領(lǐng)域，我國科技工作者奮起直追，已經(jīng)取得一批具有國際影響力的重大創(chuàng)新成果，相信經(jīng)過不懈努力，在新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革競爭中，我國必將彎道超車，實現(xiàn)由追趕者向引領(lǐng)者的角色轉(zhuǎn)換，并最終實現(xiàn)中華民族的偉大復興。

（作者分別為山西大學科學技術(shù)史研究所副教授、理學博士、山西大學科學技術(shù)史研究所教授、哲學博士，彭鵬、高策）