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【行业】量子科技-微观世界下未来计算与通信革命(26页)

政治局集体学习,量子科技产业重要性凸显。10 月 16 日下午,中共中央政治局就量子科技研究和应用前景举行第二十四次集体学习。习近平总书记在主持学习时发表了讲话,强调了量子科技的重大科学意义和战略价值,认为量子科技是一项对传统技术体系产生冲击、进行重构的重大颠覆性技术创新,将引领新一轮科技革命和产业变革方向。在此次学习讲话中,习近平总书记从不同维度对国内量子科技产业的发展做出了部署,突出强调要加强顶层设计和前瞻布局、健全政策支持体系、加快基础研究突破和关键核心技术攻关、培养造就高水平人才队伍、促进产学研协同创新以及各级党委政府的落实,量子科技产业的重要性凸显。 量子力学的发展促使量子科技产业第一次浪潮兴起。量子是构成物质的基本单元,是不可分割的微观粒子(譬如光子和电子等)的统称。量子力学研究和描述微观世界基本粒子的结构、性质及其相互作用,与相对论一起构成了现代物理学的两大理论基础,上世纪中叶,随着量子力学的蓬勃发展,以现代光学、电子学和凝聚态物理为代表的量子科技第一次浪潮兴起。其中诞生了激光器、半导体和原子能等具有划时代意义的重大科技突破,为现代信息社会的形成和发展奠定了基础。然而,受限于对微观物理系统的观测与操控能力不足,这一阶段的主要技术特征是认识和利用微观物理学规律,例如能级跃迁、受激辐射和链式反应,但对于物理介质的观测和操控仍然停留在宏观层面,例如电流、电压和光强。 从“薛定谔的猫”,到“叠加态”理论,再到量子比特。“薛定谔的猫”实验是这样描述的:把一只猫放进一个封闭的盒子里,然后把这个盒子连接到一个装置,其中包含一个原子核和毒气设施。设想这个原子核有 50% 的可能性发生衰变。衰变时发射出一个粒子,这个粒子将会触发毒气设施,从而杀死这只猫。根据量子力学的原理,未进行观察时,这个原子核处于已衰变和未衰变的叠加态,因此,这只可怜的猫就应该相应地处于“死”和“活”的叠加态。非死非活,又死又活,状态不确定,直到有人打开盒子观测它。科研人员在物理世界中的电子自旋中也找到了这样的叠加态,电子可以同时是“上”和“下”,电子的自旋状态是“上”和“下”按一定几率的叠加。物理学家们把电子的这种混合状态,称为叠加态。量子比特在状态编码时就具有这样的特性。