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全球争夺量子信息技术制高点

导读: 除了我国在紧锣密鼓地部署量子通信,寻求国际领先地位外,其他国家和地区也在积极推进量子信息科学的研究。

  除了我国在紧锣密鼓地部署量子通信,寻求国际领先地位外,其他国家和地区也在积极推进量子信息科学的研究。

  美国

  美国对量子通信的理论和实验研究开始较早,是最先将量子技术列入国家战略、国防和安全研发计划的国家。20世纪末,美国政府便将量子信息列为“保持国家竞争力”计划的重点支持课题。2006年,美国洛斯阿拉莫斯国家实验室进一步完善了诱骗态方案,并实现了超过100公里的量子保密通信实验。2007年,美国科学家让两个独立原子实现了量子纠缠和远距离量子通信。2009年,美国国防高级研究计划局和洛斯阿拉莫斯国家实验室分别建成了两个多节点量子通信互联网络,并与空军合作进行了基于飞机平台的自由空间量子通信研究,建成城域量子通信演示网。同年,美国麻省理工学院科学家在冷原子中量子存储和波动研究领域有了新的突破,相关技术是设计量子信息网络的关键。美国航空航天局计划在其总部与喷气推进实验室之间建立一个直线距离600公里、光纤皮长1000公里左右的包含10个骨干节点的远距离光纤量子通信干线,并计划拓展到星地量子通信。

  美国国家科学技术委员会在今年7月发布了《推进量子信息科学:国家的挑战与机遇》的报告。该委员会认为量子计算能有效推动化学、材料科学和粒子物理的发展,未来可能最终会颠覆众多科学领域,人工智能属其中之一。

  美国政府随即在官网发文,督促学术界、工业界和政府尽快就量子信息科学议题进行交流,以保证量子信息研发的关键需求得到满足。目前,美国科技公司谷歌、IBM等已经在量子计算机领域有所投入。

  欧盟

  欧盟推出了用于发展量子信息技术的“欧洲量子科学技术”计划以及“欧洲量子信息处理与通信”计划,这是继欧洲核子中心和航天技术采取国际合作之后,又一针对重大科技问题的大规模国际合作。2006年,欧洲慕尼黑大学与维也纳大学联合研究团队成功实现了诱骗态方案,并实现了超过100公里的量子保密通信实验。2007年,奥地利、英国、德国等多国科学家合作,在量子通信中创造了通信距离达144公里的最远纪录。2008年,意大利和奥地利科学家研究团队首次识别出从地球上空1500公里处的人造卫星上反弹回地球的单批光子,实现了太空绝密传输量子信息的重大突破,为将量子通信用于全球通信做好了准备。

  今年4月份,欧盟委员会对外宣布,将斥资10亿欧元投入量子技术,希望这个项目“将会让欧洲处于第二次量子革命的前沿,未来10年在科学、产业和社会方面带来变革性的进展”。

  日本

  日本政府提出了以新一代量子通信技术为对象的长期研究战略,并计划在2020~2030年间建成绝对安全保密的高速量子通信网,从而实现通信技术应用上质的飞跃。日本国家信息通信技术研究院计划在2020年实现量子中继,到2040年建成极限容量、无条件安全的广域光纤与自由空间量子通信网络。

  加拿大

  加拿大也是量子领域不可忽视的力量。据《自然》新闻杂志报道,加拿大的一支科研团队正提出在地面生成纠缠光子对,然后将其中部分发射至重量不到30公斤的微型卫星上。这比在太空生成光子便宜,加拿大量子加密与科学卫星团队成员、滑铁卢大学物理学家Brendon Higgins说,将光子发送到运动的卫星上将是一项挑战。该团队计划首先在飞机上使用光子接收器测试该系统。

  新加坡

  新加坡国立大学和英国斯特拉斯克莱德大学合作,利用重量为5公斤的卫星(也称为立方体卫星)开展量子实验。去年,该团队发射了一颗立方体卫星,在轨道中产生并测量“关联”光子对;他们希望在明年发射可以产生完全纠缠光子对的装备。

  新加坡国立大学物理学家Alexander Ling在接受《自然》采访时认为,立方体卫星单个耗费仅10万美元,使太空量子通信易于实现。

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