量子技术将如何重构我们的生活

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量子技术将如何重构我们的生活

郭光灿，福建泉州人，中国科学院量子信息重点实验室主

任，中国科学院院士，现任中国物理学会常务理事、中国光学

学会理事长。他长期从事量子光学、量子通信和量子计算的理

论与实验研究，是中国量子光学和量子信息的开创者与奠基人，

创建了我国第一个量子信息实验室。担任国家基金委创新群体

学术带头人；科技部中长期规划“量子调控”重大项目《量子

通信与量子计算的物理实现》、中国科学院 B类先导专项项目

《基于固态系统的量子物理和量子信息》和基金委重大仪器专

项《多功能固态量子存储器》的首席科学家。2003 年获国家

自然科学奖二等奖、何梁何利基金科技与技术进步奖，2009

年当选为第三世界科学院院士，2013 年当选“CCTV 年度科技

创新人物”。

“薛定谔的猫”在量子世界中，是生死叠加的状态。你能想

通吗？想不通很正常，因为这是量子世界，是物理学最前沿的

研究领域。19 世纪末，经典物理学已经趋于完善，它几乎完美

地揭示了整个世界的运行规律，还催生了无数改变世界的技术

和发明。但是 1900 年，著名英国物理学家威廉·汤姆森，即开

尔文勋爵在展望 20 世纪的物理学时表示，在物理学晴朗的天

空上，还有两朵小小的令人不安的乌云。其中一朵乌云后来为

我们打开了神奇的量子世界。量子究竟是什么？有哪些特性和

用途？量子时代该如何布局？大众对量子技术存在哪些误区？

什么是量子

什么是量子？凡是运动规律遵从量子力学的那些客体，统

统叫量子。那些遵从牛顿力学、电动力学经典物理的，叫做经

典世界，量子世界是一个不确定的、概率性的世界。比如说，

这个空间里有一个粒子，经典世界里“在这个时间这个粒子在

空间哪一个位置”，它是完全确定的，但量子世界是不确定的，

这个量子可能是光子、电子，也可能是夸克，要问这个粒子在

空间哪个位置？量子力学告诉你，它是不确定的。比如一个人

从合肥到北京，不可能同一时间既乘高铁又坐飞机，这在经典

世界是确定的。但要是一个量子，它可能既乘高铁又坐飞机，

两条路同时来。自然界就是存在这种性质的粒子。这些量子世

界和经典世界不同的所有的性质，统称为量子性。比如说不确

定性、概率性，还有量子纠缠、量子不可克隆等等，这些都叫

量子性。

1900 年，德国物理学家普朗克第一次提出量子的概念。

之后，有很多优秀的物理学家共同创立了一个能够了解整个量

子世界运行规律的理论，这个理论就是量子力学。那我们能不

能把量子世界这种奇怪的量子性开发出来，为经典世界服务？

是可能的，而且量子世界开发出来的技术，比在经典世界里开

发出来的技术还要好。经典技术，比如互联网、5G、人工智能

现在发展得非常快，但这些技术发展到一定程度，性能很容易

到达物理极限，就没法再提高了。接下来，人类再想实现跨越

式发展，就得靠量子技术，量子技术的性能远远超过经典技术。

可以说，量子技术是下一代人类的新技术。

量子时代该如何布局

量子计算机被认为是当今最有前景的前沿技术之一，并有

望改变世界。中国、美国等国家都在研发自己的量子计算机。

那么，量子计算机有什么优点？电子计算机的特点是串行运算，

它的数据库里每一个时间就存一个数据，是确定的。然后，你

要解决问题就要操控它，操控一次就把这个数据变成另一个数

据，再操控一次就变成另一个数据，直到把程序算完为止。这

样算有快有慢，但最后都是一步一步往下串，这就是串行运行

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摘要：

量子技术将如何重构我们的生活郭光灿，福建泉州人，中国科学院量子信息重点实验室主任，中国科学院院士，现任中国物理学会常务理事、中国光学学会理事长。他长期从事量子光学、量子通信和量子计算的理论与实验研究，是中国量子光学和量子信息的开创者与奠基人，创建了我国第一个量子信息实验室。担任国家基金委创新群体学术带头人；科技部中长期规划“量子调控”重大项目《量子通信与量子计算的物理实现》、中国科学院B类先导专项项目《基于固态系统的量子物理和量子信息》和基金委重大仪器专项《多功能固态量子存储器》的首席科学家。2003年获国家自然科学奖二等奖、何梁何利基金科技与技术进步奖，2009年当选为第三世界科学院院士，2...

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