量子科技的发展前瞻
2021-06-28
人民论坛·学术前沿 2021年7期
2021年4月14日是第一个“世界量子日”。世界量子日源于全球超过65个国家的量子科学家的共同倡议,旨在促进公众了解并讨论量子科学技术,认识它将如何引领未来的科技革命及如何影响人类社会。
量子力学和相对论是现代物理学的两大基石。从20世纪初普朗克提出“量子论”到20世纪20年代薛定谔波动方程等量子力学基本理论的形成,人类社会经历了“第一次量子革命”,半导体晶体管、激光、核磁共振、高温超导材料等现代技术问世,推动材料、医学、化工等领域实现跨越式发展。20世纪末,科学家在对量子纠缠展开大量实验研究的过程中,实现了对微观体系量子态的精确检测与调控,开启了“第二次量子革命”,结合计算机科学原理,实现信息获取、处理和传输的量子信息技术,将量子理论的研究与应用提升到新的高度。
量子计算是量子信息科学的一部分,是一种遵循量子力学规律调控量子信息单元进行计算的新型计算模式。这一概念最早由美国物理学家费曼于1981年提出,他构建了一个利用量子体系进行计算的抽象模型,推动了量子理论与计算机科学的结合。1985年,英国物理学家多伊奇设计了量子计算机的雏形,提出了“量子图灵机”,完成了与经典图灵机模型的对应,标志着量子计算机的研究步入轨道。从理论上来说,量子计算机是利用量子力学的基本原理计算、存储和处理量子信息,从而实现量子计算的机器。1994年,美国物理学家肖尔提出了首个量子算法,证明量子计算机可以高效地解决大数分解问题,并可能破解广泛使用的RSA公共密钥体系,引发了全世界的广泛关注。……
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