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2023

科普惠及民生

“教育、科技、人才是全面建设社会主义现代化国家的基础性、战略性支撑。”习近平总书记铿锵有力的话语，激荡在科技和科普工作者的心间。党的二十大报告将“实施科教兴国战略，强化现代化建设人才支撑”单独作为一部分进行阐述，击鼓催征，奋楫扬帆，新时代赋予科技创新和科学普及新的挑战和召唤。

党的二十大报告提出，推动战略性新兴产业融合集群发展，构建新一代信息技术、人工智能、生物技术、新能源、新材料、高端装备、绿色环保等一批新的增长引擎。中央从“加快构建新发展格局，着力推动高质量发展”的高度为科技创新、推动经济实现质的有效提升和量的合理增长指明了前进的方向。量子技术作为高端新兴技术，在我国新的历史发展时期也实现了飞跃。

量子一词来自拉丁语quantus，是现代物理量最小的不可分割的基本单位。意为“有多少”，代表“相当数量的某物质”。19世纪后期，科学家们发现很多物理现象无法用经典理论解释。当时德国物理界聚焦于黑体辐射问题的研究。德国物理学家M·普朗克试图解决黑体辐射问题，他大胆提出量子假设，并得出了普朗克辐射定律，沿用至今。普朗克提出：像原子作为一切物质的构成单位一样，“能量子”（量子）是能量的最小单位。物体吸收或发射电磁辐射，只能以能量量子的方式进行。普朗克在1900年12月14日的德国物理学学会会议中第一次发表能量量子化数值、一个分子摩尔（mol）的数值及基本电荷等。其数值比以前更准确，提出的理论也成功解决了黑体辐射的问题，标志着量子力学的诞生。

自从普朗克提出量子这一概念以来，经爱因斯坦、玻尔、德布罗意、海森伯、薛定谔、狄拉克、玻恩等人的完善，在20世纪的前半期，初步建立了完整的量子力学理论。

“物质波”概念

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20世纪20年代，法国物理学家德布罗意提出“物质波”概念，即一切物质粒子均具备波粒二象性；德国物理学家海森伯等人建立了量子矩阵力学；奥地利物理学家薛定谔建立了量子波动力学。量子理论的发展进入了量子力学阶段。

1928年，英国物理学家狄拉克完成了矩阵力学和波动力学之间的数学等价证明，对量子力学理论进行了系统的总结，并将两大理论体系——相对论和量子力学成功地结合起来，揭开了量子场论的序幕。

量子技术应用广泛，包括量子传感与计量、量子通信、量子模拟及量子计算等方面，将在传感与测量、通信、仿真、高性能计算等领域拥有广阔的应用前景，并有望在物理、化学、生物与材料科学等基础科学领域带来突破，未来可能颠覆包括人工智能领域在内的众多科学领域。量子技术还可以应用于医疗健康领域，可以准确探知、查找、测定存在人体潜在性疾病等。量子技术被认为是“21世纪改变世界的技术之一”，在加密通信、超高速运算、信息网络、定位导航等领域有着广阔的应用前景，将对未来战争形态和作战方式产生重要影响。

量子通信还可能应用于虚拟货币防伪和量子指纹鉴定等等。未来，量子网络将连接分布式量子传感器，用于全球的地震监测。而在5—10年内，有望开发出可靠的光子源及相关技术，实现远距离量子信息传输，并推动量子处理器之间数据共享协议的相关理论研究。

量子技术在军事领域运用优势明显。一是凭借保密性强、数据处理速度快等特点，量子技术在军事领域将发挥重要作用，引起各国关注。二是增强军事网络信息保密性。作为军事保密通信领域的“明日之星”，量子计算和量子密钥在最近几年得到迅速发展。量子密钥可以构建复杂的密码系统，并可以在第一时间发现密码被窃取，从而有效抵抗针对密码系统的攻击，具有较高的安全性。三是提高军事导航定位精度。量子定位技术是近年来新兴的导航定位技术。飞机、战车、舰艇等武器平台在量子加速器和量子陀螺仪的辅助下，可充分发挥量子导航设备精度高、重量轻的优势。四是实现海量情报高效处理。量子成像技术可广泛应用于军事情报侦察领域。借助该技术可同时对多个目标进行探测识别并精确跟踪监视，具有成像速度快、抗干扰、反辐射等优势。五是提升战场数据利用率。量子技术为处理战场大数据提供新方法。量子计算机被誉为新一轮科技革命的战略制高点，具有并行运算优势，能在众多关键技术领域提供超越经典计算机极限的核心计算能力，可实现对战场海量数据的快速汇聚与分析计算，推动战场物联网和各类信息终端即时高效连接，实现战场智能化、网络化升级，在新材料研发、生物医疗、金融分析乃至人工智能领域将发挥重要的作用。

⭐实现了从0到1的突破

党的二十大报告将量子信息技术列入了十年来我国取得的关键核心技术突破之一，给科技工作者莫大的振奋和鼓舞。量子信息，从理论变成现实，原始创新，实现了了从0到1的突破。实际上，那些曾经只存在于理论的实验，已经开始慢慢变成现实。在科研人员的努力下，我国的量子科技已经走在了世界前沿。2020年6月15日，我国科学家利用“墨子号”在国际上首次实现了千公里级基于纠缠的量子密钥分发。该实验成果将以往地面无中继量子保密通信的空间距离提高了一个数量级，还通过物理原理确保了即使在卫星被他方控制的极端情况下，依然能够实现安全的量子通信，为量子通信走向现实应用奠定了重要基础。2020年12月，我国成功构建76个光子的量子计算原型机“九章”。2021年5月，我国首个可操纵的超导量子计算机体系“祖冲之号”问世。该成果将为促进中国在超导量子系统上实现量子优越性奠定技术基础，也为后续具有重大实用价值的通用量子计算研发提供支持。2023年1月31日中午11时15分，中国第一条量子芯片生产线通过央视新闻客户端首次向公众亮相。据央视新闻报道，由安徽合肥本源量子计算科技有限责任公司研制的我国最新量子计算机“悟空”即将面世，国内首条量子芯片生产线正在紧锣密鼓地生产量子芯片。

量子通信核心技术攻关和创新成果转化应用，让更多的量子通信科研成果走出实验室，把科技创新的“关键变量”转化为高质量发展的“最大增量”。如量子通信技术是量子信息领域最先推向产业化应用的，已在北京、上海、合肥等很多重要城市之间建设了量子通信网络，为政务、金融、能源、通信等领域提供量子安全服务。

你可能无时不刻在和量子技术接触，它在我们的手腕中，在我们的语音设备中，在我们的屏幕里，它在我们的汽车内……量子技术是数字时代的基石，全新的量子技术正从实验室走出来，这将使传感、通讯、量子医疗、信息处理等领域获得前所未有的跨越式发展。

本文来源：义乌科协 潘君