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科创院士谈|“墨子号”卫星总指挥王建宇:很多冠以“量子”的公司是有意夸大

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第一财经资讯 2021-04-16 08:51

量子科技是当下全球科技竞争的新热点之一。2016年8月16日,随着全球首颗量子科学实验卫星“墨子号”发射成功,并于5个月后正式交付,中国一举站到了国际量子科技的最前沿。

量子科技的最新研究进展与产业化前景如何?“墨子号”的成功对中国科技创新有何启发?4月15日上午,中国科学院院士、也是“墨子号”的副总设计师、卫星总指挥王建宇,受邀在深圳分享了他的观点。这也是深圳创新发展研究院、博研商学院、深圳企业联合会联合主办的“科技创新院士报告厅”系列活动的首秀。

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王建宇说,量子论与相对论是20世纪物理学领域的两大重要发现,其中前者与人们的日常生活更加密切相关。没有量子力学、没有量子论的发现,就没有集成电路,没有半导体工业,“大家手上的手机也会通通没了”。随着人类对量子世界认知程度和掌控能力的提高,量子力学目前发展出了三大研究方向:一是量子通信,二是量子计算——这有可能会是一项颠覆世界的技术,三是量子精度测量。

因为量子有不可复制和不可分割的特性,所以对信息加密传输具有重大意义。一些人以为,量子通信是“比光通信还要先进”的一种全新通信技术,王建宇说,其实不然,“量子通信是现代通信手段的一种补充,他在通信当中只产生不可破译的密钥,起到保密的作用。”“墨子号”也不是“量子通信卫星”,而是一颗“量子科学实验卫星”,用于量子科学实验,验证物理学上的一些原理。“墨子号”原本已超过了2年的设计寿命,后来又做了3年的延寿,目前依然在正常工作。

“墨子号”的名字是整个研究团队的牵头人、中科院院士潘建伟起的。“科圣”墨子既是哲学家,也是科学家。《墨经》有记:“景。光之人,煦若射,下者之人也高,高者之人也下。”这是世界最早关于小孔成像原理的文字记载。“墨子是我们研究光学的祖宗。”王建宇笑言。

2017年,“墨子号”在世界上率先成功实现千公里级的星地双向量子纠缠分发,为量子网络和量子通信实验研究奠定了坚实基础。由于量子纠缠非常脆弱,会随着光子在光纤内或者地表大气中的传输距离而衰减,以往的量子纠缠分发实验只停留在百公里的距离。研究论文在《Science》杂志上发表,后来获得《Science》年度最佳论文奖。该奖由不同国家的科学家独立投票选出,每年只授予几篇论文。当年9月,“墨子号”完成了全球首次洲际量子保密通信。

“‘墨子号’从原理到工程技术,都是我们中国人自己做的,国际上没有先例。科学研究上,第一和第二有本质的区别,这一点是值得我们自豪的。”王建宇说。

掌握了量子科学,究竟能给人类生活带来怎样的改变?王建宇说,量子科学其实已经渗透到了各个领域、各个学科,包括半导体物理、量子化学、量子生物学等,所以在很多地方都会起作用。例如基于原子干涉的量子陀螺仪,其测量精度比传统的高精度陀螺仪高几个数量级,可实现潜艇半年以上的自主导航;量子定位系统,可以实现超高精度的定位;量子雷达,让人不可隐形;量子计算,可以比传统的计算方法快好多倍。

如此丰富的应用前景,意味着量子产业巨大的市场想象空间。但王建宇指出,目前量子产业的门槛相对较高,一些技术离实际利用还较远。量子信息的核心技术还在突破中,学术的争论至今没有结束,产业的技术风险和市场风险都比较大。而当前市场上层出不穷的冠以“量子”的公司,其中不乏“有意夸大”者,可谓鱼龙混杂。

基于“墨子号”的实践,王建宇总结了中国式科技创新的成功之道,比如:原创的科学思想是灵魂,这有赖于坚持开放交流;决策者的眼光和担当精神,它关乎资源保障;兵团式的多学科、多团队协同互补,“科学家做科学家的事,工程师做工程师的事”;鼓励创新、包容失败的文化;因人而异的评价体系,以及“敢于在‘破坏性创新’中发展高技术”,等等。

“中国的科技创新,我们原来是追求‘相同’,人家做了什么我也做什么,现在要追求‘不同’,不能老跟着人家屁股后面走,要从‘跟踪’向‘引领’跨越。希望我们国家从‘科学的春天’来到‘创新的春天’,我相信已经到了。”王建宇最后说。

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