我国学者量子计算研究获得哪些新进展？

1. 我国学者量子计算研究获得哪些新进展？

近期，中国科学技术大学郭光灿院士领导的中科院量子信息重点实验室在半导体量子计算芯片研究方面取得新进展。实验室郭国平研究组创新性地引入第三个量子点作为控制参数，在保证新型杂化量子比特相干性的前提下，极大地增强了杂化量子比特的可控性。国际应用物理学顶级期刊《应用物理评论》日前发表了该成果。

开发与现代半导体工艺兼容的电控量子芯片是量子计算机研制的重要方向之一。由于固态系统环境复杂，存在着电荷噪声、核磁场等各种退相干机制，不同形式的编码方式都有一定局限，比特的超快操控与长相干往往不可兼得。郭国平研究组2016年首次在砷化镓半导体双量子点芯片中实现了量子相干特性好、操控速度快、可控性强的电控新型编码量子比特，将传统电荷量子比特的品质因子提高了10倍以上。

为了提高杂化量子比特能级可控性，研究人员将非对称思想进一步运用到三量子点系统，将原有的双量子点结构扩展成线性耦合三量子点系统。他们通过理论计算分析发现，当中间量子点与其两侧量子点耦合强度非对称时，电子在双量子点中演化的能级结构可以被第三个量子点高效地“间接”调控。在实验中，他们首先通过半导体纳米加工工艺精确制备出非对称耦合三量子点结构，再利用电子的原子壳层结构填充原理，巧妙地化解多电子能级结构复杂性这一难题，构造了具有准平行能级的杂化量子比特。在保证比特相干时间的情况下，通过调节第三个量子点的电极电压，清晰地观察到比特能级在2至15GHz范围内连续可调。

2. 中国的量子技术的发展

我国量子通信方面的理论研究起步虽然相对滞后，但在实验上几乎是与国外同行同步进行:

早在1995年，中国科学物理所首次以BB84协议方案在国内完成了演示实验。

2000年中科院物理研究所和中科院研究生院合作完成了国内第一个850纳米波长全光纤1.1KM量子保密通信实验。

2003年，中国科学技术大学中科院量子通信重点实验室成功地在校园内铺设了总长为3.2KM的量子通信系统。

2005年，中国科学技术大学郭光灿院士领导的科研小组通过现有光缆线路在北京和天津之间实现在125KM量子通信原理性实验。

2006年，中国科学技术大学潘建伟教授领导的科研小姐，利用纠缠光子对实现了不受外界干扰的量子密码传输

2008年10月，潘建伟小组构建了基于商用光纤和诱变态相位编码的3节点量子通信网络，节点间距离20KM，实现了实时网络通话和3方对讲功能。这一成果的发布早于欧洲科学家发布的量子通信网络系统，使得潘建伟小组成为国际上报道的两个严格安全的实用化量子通信网络实验研究小组之一。

2016年，在我国大漠深处的酒泉卫星发射中心，中国首颗量子通讯卫星“墨子号”成功升空，其在天地之间的数据传输，实现了人类历史上首次量子通信，为今后构建量子通信网络先行试验。

2017年，全线贯通运行的京沪干线实现了与“墨子号”卫星的连接。这条不同凡响的高铁干线采用了量子密钥和量子网络等众多技术，是全球第一条采用量子通信的铁路。

事实上，中国的量子通信技术已经达到世界顶尖水平，领先欧美国家不止一个身位。世界上首个光量子计算机在我国面世，其计算能力远远超出天河系列超级计算机。

不仅如此，而且国内企业也正与研究机构在加强合作，共同推进量子产业化的进程。

3. 关于量子计算技术在我国的应用

关于量子计算技术在我国的应用如下：
一、我国日渐强大的量子技术。
近代以来，我国起步较晚的量子技术早已在无数科学家呕心沥血的研究下处于世界领先位置。量子技术的高深使得我国在这一方面获得成就更加显得无比珍贵。
在量子通信领域，潘建伟教授带领着一队科研人员，利用冷原子量子存储技术首次实现了具有存储和读出功能的纠缠交换，建立了由300米光纤连接的两个冷原子系综之间的量子纠缠 。
而后，中国科学技术大学和清华大学的科研人员更是屡次完成创举、打破纪录。
他们的自由空间量子通信实验将通信距离从以往记录的数百米一次跨越到16公里，接着，是97公里，横越了中国的一个湖泊。 其间艰辛非文字能述，成就的伟大也非只言片语能够定夺。

二、量子技术在生活中发挥的作用。
作为一个在量子通信领域有深入研究的国家，中国率先把量子通信进行了产业化。
量子信息传输高效又绝对安全，因此量子通信不仅可以用在军事、国防等领域的国家级保密通信，还能用于涉及秘密数据、企业机密等领域和部门，例如政府金融、电信、保险、证券、银行、工商、财政。而如果技术又正好成熟，未来应用市场前景将极其广阔。
量子技术本身对于国家实力有巨大帮助，更能稳定一个国家的地位。无数科学家已前仆后继，呕心沥血，他们的研究成果为国家做出了巨大的贡献。
我辈应当以这些伟大的科学家为榜样，哪怕不能在前端领域做出成果，也要努力学习，获得知识，争取用自己的力量为祖国谋复兴。

4. 中国为何需要自主研发的量子计算机？中国的量子技术在世界上处于什么地位？

量子计算是最前沿的科学性技术，中国也需要自主研发量子计算机。量子计算机能展现一个国家的能力，而量子计算机也是如今这个信息时代的正国之宝，所以量子计算机非常具有能力来代表一个国家的信息能力，所以我国也需要自主研发出属于我们国家的量子计算机。
量子计算机在新材料的研究以及金融分析等方面都起着非常重要的作用，同时也能改变我们人们的生活习惯和消费，而且在多个领域的发展都能够有更加深远的影响，所以国家要自主研发量子计算机，能够具有非常高的战略价值，也有利于提升国家的国际知名度。
如今也是我国伟大复兴时的关键时期，如今也处于一个大变局的状态，所以量子计算机是国际上公认的先进技术，我国需要不断突破自我形成质变的飞跃，这样就能够在国家战略上有更加长远的发展。而国外的竞争也非常剧烈，所以我国也需要花费巨资来进行量子计算的研究和开发，虽然美国也在电子计算上起着领先的优势，但是在如今这么竞争激烈的国际形势之下，我们不能够落后，“落后就要挨打”，同时我们也承担不起这种代价，所以面对如今的国外竞争形势，我们也需要研发量子计算机，这也是迫在眉睫的事情。
中国在量子计算上的研究是非常活跃的，但是中国在量子计算上所出版物要比美国也少，而且中国的量子技术研发也需要依靠政府的资助才能进行。这样就会导致我国在研发量子计算机时发挥的作用很小，中国也在量子计算上能够和美国几乎处于平衡状态，但是在其他方面还是非常落后的，因为在量子通信领域上美国还是遥遥领先。所以中国也需要突破技术，不断做出努力投入更大的规模投资。

5. 我国量子技术已经领先他国20年，为何有人会这么说？

随着中国的崛起，这一次能制定国际标准的国家已经成为了中国。根据日本媒体6月26日报道，中国提出的制定量子密码安全国际标准已经获得了国际标准化组织（ISO）批准，预计在2019年秋季，国际标准的基准方案就会正式确立，也基本奠定了该领域标准将由中国说算了的地位。如今量子技术已经成为一个新兴的、快速发展的技术领域，而在量子技术方面，中国早已领跑全球。2016年，中国首次发射了由量子技术打造的墨子号科学实验卫星。2017年，中国开通了世界首条量子保密通信干线。2018年，中国向ISO提出了制定评估安全性的国际标准文件，并在2019年2月顺利通过。
量子技术不仅具有极高的效率，还十分的安全，这也是量子技术成为国际上信息科学研究热点的原因之一。实际上，最早进行量子技术研究的并不是中国，而是西方国家。不过我国后来在量子技术研究方面投入了大量的精力，最后才拉开了与西方国家的差距。随着量子技术的发展，西方才开始认识到该领域的重要性，美国甚至表示中国不应该独自拥有这项技术，认为中国在量子技术方面所带来的威胁完全不亚于核武器。虽然美国此举十分无礼，但这也从侧面显示出了中国在量子技术方面的成就。
此前据美国《物理评论快报》网站报道，上海交通大学金贤敏团队研制出了全球首个轨道角动量波导光子芯片。这是首次在光芯片内制备出可携带光子自由度的光波导，并实现光子在波导内高效和高保真地传输。最新研究作为亮点文章在网站首页被重点推荐，有望在光通信和量子计算等领域“大显身手”。

6. 如何评价中国科学家最近在量子计算领域取得的一系列突破？

潘建伟以全国政协委员的身份，正在出席此间在北京召开的全国两会。在接受中国青年报记者采访时，潘建伟介绍，量子隐形传态在概念上类似于科幻小说中的“星际旅行”，可以利用量子纠缠把量子态传输到遥远地点，而无需传输载体本身。量子隐形传态作为量子信息处理的基本单元，在量子通信和量子计算网络中发挥着至关重要的作用。潘建伟向记者打了一个形象的比喻：“我们从前看到《西游记》里讲了‘筋斗云’、‘千里眼’、‘顺风耳’。
‘千里眼’、‘顺风耳’老早就实现了，电话、手机，你可以听到，还可以用Facetime看到很远的地方。但是孙悟空的‘筋斗云’一直没实现。”后来，作为国际学术界研究热点，量子隐形传态又先后在包括如冷原子、离子阱、超导、量子点和金刚石色芯等诸多物理系统中得以实现。然而，以往所有的实验实现都存在着一个根本的局限，即只能传输单个自由度的量子状态，而真正的量子物理体系自然地拥有多种自由度的性质，即使是一个最简单的基本粒子，如单光子，它的性质也包括波长、动量、自旋和轨道角动量等。多自由度的量子隐形传态作为发展可拓展量子计算和量子网络技术的必经途径，成为近二十年来量子信息基础研究领域的一个巨大挑战。该论文发表后，《自然》杂志专门邀请国际知名量子光学专家沃尔夫冈·迪特尔（Wolfgang Tittel）教授在同期的“新闻视角”（News and Views）栏目撰文评论，该教授称：“该实验实现为理解和展示量子物理的一个最深远和最令人费解的预言迈出了重要的一步，并可以作为未来量子网络的一个强大的基本单元。”

7. 为何我国在量子科技的研究中超越美国，世界领先？

作者：郑瑞文
如今，世界范围内提到量子，必提到中国，必提到合肥中国科学技术大学！
近年来，世界第一颗量子卫星，世界第一个量子城域网，世界第一个量子城域网，世界第一次量子洲际通信，世界第一台量子计算机，世界第一部量子雷达，世界第一个量子芯片等，都出自中国――合肥中国科学技术大学！
而百年来作为世界科技发源地领头羊的美国，似乎和量子无关！
是，国内有人说，量子科技是伪科技，！他们给出的一个重要理由就是，美国都没有在量子科技领域投入科研！简直毫无根据胡说，只要美国不做的，其它国家即使做出来也是伪科学！只要没有美国参与，我国就不应该投入人力物力研发！
不知道这是什么逻辑！不过，笔者一度也因此感到百思不得其解――量子科技对人类未来绝对是颠覆性革命性的技术，为什么作为世界科学最发达的美国悄无声息？
笔者多方查阅资料，结合美国的现状，经过反复分析认为：
1.量子科技是对传统物理认知的突破，甚至是颠覆。而爱因斯坦认为这不可能！所以，愿意投入深入研究的美国科学家很少。
2.我们知道，美国是世界上网络科技最发达的国家――网路科技就是美国的科研成果。世界网络设施的根，就在美国，美国不仅因此大发横财，也掌握着世界其它国家的网络中枢。
2013年曝光的棱镜计划给了全球一个警告。该计划从2007年开始，美国利用其互联网发明国和世界互联网中心服务器总部所在地的优势，侵入国际网络中心服务器，并要求美国微软、苹果、谷歌等大型科技公司提供用户数据，对全球实施秘密监控监听。
而量子科技是对传统网络的颠覆，拥有绝佳的网络安全。
如果开发出量子通信网络，美国再想成为世界网络的中枢就成为不可能。不仅美国难以再利用网络掌控世界其它国家，也不可能再通过传统网络敛财了！
作为资本主义世界的老大，这显然不符合美国企图继续掌控世界的目的，也不符合资本家无利不图的本质！
也许，在美国人看来，如果美国不投入研发，世界上其它国家不可能在量子领域有什么进展！
3.量子通信并不是解决信息传输的问题，而是解决信息加密的问题。美国是通过数学模型来对通信加密的，其信息加密技术在全球传统通信领域处于绝对的领先地位。
这个问题也解答了网络里一些伪科技者，诸如方舟子和曲昭伟等人所说的量子通信的传输难以实现，即量子无法传输信息――事实上，量子并不解决信息传输方式，而是解决信息加密，使得信息无法被读取而泄密的问题。
我们再来看看，美国《新闻周刊》中国实现了千公里级别的量子加密通信进行了报道，并引用牛津大学教授的话说：谁掌握了信息，谁就可以掌控世界。《新闻周刊》还引用了英国一位高级情报官员的话：中国量子加密通信技术让他感到兴奋，但同时也让他感到担忧，因为这将颠覆世界，但是领导该技术潮流的是中国而不是英国。满血状态一击之下归零。《新闻周刊》甚至直接批评他们的国家，称美国没有中国这样的远见。现在中国在这个领域已经遥遥领先，中国正在用量子科技接管地球，而美国还在争吵着要恢复制造业的昔日辉煌！

8. 量子技术正在哪些领域颠覆

量子技术带给我们的不仅是产业效应的增长，同时其对国防事业、经济发展都将产生巨大影响。随着量子技术的深入发展，其对人类未来生活的影响逐渐扩大，甚至在部分领域形成颠覆性变革。随着众多权威媒体争相报道量子技术，越来越多的目光聚焦到这项前沿科技的发展上。
1、当今最佳量子计算机运行良好
本次量子会议提出的量子计算机 “白鲸”，最早是在80年代初期由物理学家理查德·费曼提出的。目前，全世界的研究机构和商业机构都在努力研究量子计算机，期望可以借此机会，解决传统计算机的工作极限或者效率低下等各种问题。

来自哈佛大学的Mikhail Lukin教授和他的团队也正在开展相关研究，他们建造了一种量子计算机，可以利用51个量子比特进行运算，这可能是现存的最强大的量子计算机了。今天大多数量子计算机，打个比方，可能就像是19世纪新闻短片里那些无比颠簸地原始飞机那样，和完美远远无关。然而俄罗斯量子中心创始人Serguei Beloussov的对该项目给予肯定评价：“Lukin教授的团队建造的量子计算机，就像‘一架能够平稳起飞、飞翔以及降落的飞机。’”

2、量子技术或将助力火星即时通讯

Elon·Musk公开称自己梦想着关于月球基地和火星的一切，但是面临的最基本问题就是，如何与居住在那里的人通话。根据地球与火星绕太阳轨道的相互关系，无线电信号（以光速运行）在两个球体间运行时间在3分钟与22分钟之间。如果通信模式没有根本性的转变，火星网络将很糟糕。但是量子技术的发展，或许能够实现无延时星际即时长途通信。

Arkady Fedorov博士是昆士兰大学超导量子设备实验室的带头人，他的研究课题是关于如何将超导cubits（腕尺）作为人造原子使用。Cubits常用于量子计算的信息处理，但是Fedorov从另一个角度研究其与电磁波的相互作用，并使其在一定参数范围内可控。他说，如果我们想利用这一点进行即时长途通信，唯一缺少的就是将微波变成光学光线的适配器。

“这种适配器是目前一个热门话题，”Fedorov说，“将微波转换成光学光线是十分困难的，因为成功的量子运算要求效率接近100%。不过，已经有一些团体提出了解决的方案。”

3、颠覆式的量子加密技术
“观察者效应”认为，在观察过程中，观察者不可避免地将改变被观察者（或被观察事物）。在奇异的量子世界里，如果我们创建了一条信息，可以采用这样的条件发送出去——要求除了你的预期收件人之外的任何人，都能读取这则信息。那么，我们假设第三方截获了这条特殊的信息，则势必会在原始信息上留下“痕迹”，由此我们就会知道，信息已经被“动了手脚”。通过这种方式，我们的初始信息反而得到了保护！

量子加密技术就像影视作品中的“星际迷航”和詹姆斯邦德！而在现实中，也正是一个以日内瓦为基地的瑞士公司坚持了16年的商业追求。这家公司20年来，专注于开发并销售加密量子通讯硬件，他的客户群主要是各种研究机构，和国家政府。

4、提供可持续化的超前计算能力

在人工智能与机器学习领域，许多有意义的应用实现要以前所未有的计算能力为前提，而量子计算或许可以实现这种可持续化的特大数量数学计算。量子粒子不遵循任何符合我们常识的物理规律——他们可以重复出现在不同的地点，可以一种“叠加”的状态存在，并且同时可拥有多个值。有些人认为，量子计算拥有在平行宇宙运算的计算能力，或许能够绕过目前所传统科技所存在的障碍。

5、唯一阻碍量子计算发展的就剩研究基金了

在谈到量子计算相关发展的障碍时，Beloussov说，最大障碍恐怕就是量子研究领域的资金了。毕竟，良好的科学研究是建立在雄厚的资金基础上的。期待未来这方面的冲突能够得到良好的缓解。