受访者供图
“按照党和国家对量子信息科技的发展战略部署，‘十四五’是承上启下实现量子信息科技深化发展、快速突破的关键时期。”2月25日，全国政协委员、中国科学技术大学常务副校长潘建伟院士说，在量子通信方面，我国将构建完整的天地一体广域量子通信网络技术体系，率先推动量子通信技术在金融、政务和能源等领域广泛应用；在量子计算方面，将有效解决大尺度量子系统的效率问题，实现数百个量子比特的相干操纵，研制专用量子模拟机以解决若干经典计算机难以解决的具有重大实用价值的问题，并为实现通用量子计算机奠定基础；在量子精密测量方面，将突破与导航、医学检验、科学研究等领域密切相关的量子精密测量关键技术，研制一批重要量子精密测量设备。
为了实现上述“十四五”期间的预期发展目标，在潘建伟看来，量子信息各研究领域都存在一些最需要突破的关键点。“在量子通信关键技术方面，需要突破高速高精度调制和高效低噪声探测、大规模网络交换和管控、长寿命高读出效率量子存储、全天时自由空间量子通信及卫星组网等技术。”他说。量子通信具有明确的应用导向，当前已初步具有实用价值，在从实验室走向实际应用的过程中，需要经历基础研究、关键技术研发、工程化集成与验证等阶段，然后才能实现规模化商业应用。
因此，推动量子通信技术尽早服务于国家信息安全，形成非对称优势，应注重与用户部门的合作，通过进一步的工程化实践，在技术标准制定、与经典通信网络的融合，以及国产化、小型化、低成本的核心器件和设备等与量子通信现实应用密切相关的要素方面形成突破。
在量子计算方面，需要在光子、离子、超导、超冷原子金刚石色心、量子点、拓扑等物理体系中，突破量子叠加和量子纠缠的长时间保持、多粒子纠缠、超越容错阈值的高精度量子比特操纵等技术。
随着“九章”光量子计算原型机的实现，我国已成功实现了“量子计算优越性”，“十四五”期间的重点任务是力争造出真正“有用”的专用量子模拟机，即相干操纵数百个量子比特，用于解决若干超级计算机无法胜任的实用问题的量子计算机。同时，鉴于量子计算迅猛的发展态势，也需要相关部门与研究机构合作探索量子计算可能的应用模式以及相关的算法研究等。
在量子精密测量方面，需要突破原子运动和黑体辐射等的精确控制、精密光谱、原子自旋操控和原子冷却以及原子干涉、单光子单电子单原子水平的量子灵敏探测等技术，在此基础上研制出一批在国家安全、环境监测、前沿科学、生命健康等领域有重要应用价值的量子精密测量设备。
潘建伟说，由于量子精密测量研究往往需要苛刻的实验环境，例如空间精密测量实验所需的微重力环境、时间频率传递所需的长基线干涉仪、超高精度光钟所需的恒温恒湿低震动平台等，难以由单个机构或部门全部实现。因此需要整合方研究资源和创新要素，建立起为量子精密测量研究相关基础研究、技术验证、关键元器件自主研制等提供全链条支撑的科技基础设施。 |
