量子科技涵盖量子计算、量子通信、量子精密测量三大核心维度,正以前所未有的演进速度重构人类认知世界与改造世界的底层逻辑。开辟量子科技未来产业新赛道,是厚植新质生产力、抢占大国博弈制高点、维护国家长远发展与核心安全的重大战略部署。
发展量子科技的重大意义
一是抢占量子时代科技前沿。20世纪初,量子力学破茧而出,第一次量子革命孕育出核能、半导体、激光等划时代发明,全面奠定现代信息社会的物质基石。历经百年深厚沉淀,建立在对微观量子态精确制备、精细调控与精准测量基础上的第二次量子革命正席卷而来。当前,传统信息技术在算力拓展、能耗控制与数据安全等方面面临发展壁垒。而微观粒子独具的量子叠加态、量子纠缠效应以及不可克隆定理,赋予信息获取、传输、处理乃至应用全方位的全新物理机制。开辟量子科技未来产业新赛道,是引领人类社会全面迈入智能化、高效化、安全化的破局之钥。
二是培育发展新质生产力。新质生产力的实质,在于依托原创性、颠覆性科技创新催生新产业、新模式、新动能。量子科技作为深度融合物理学、信息科学、材料科学等的前沿交叉领域,展现出显著的前瞻性、引领性与颠覆性特征。量子计算以前所未有的并行处理能力重塑算力底座,助力新材料创制与复杂系统模拟。量子通信以物理学定律构筑绝对安全防线,牢牢捍卫数字经济信息根基。量子精密测量突破传统感知极限,全面赋能高端制造与国防建设。开辟量子科技未来产业新赛道,旨在将量子科技优势切实转化为驱动实体经济跨越式发展的先进生产力。
三是赢得大国博弈战略主动。欧美等主要经济体纷纷出台国家级量子科技法案,注入巨额专项资金,意图在量子科技话语权与产业主导权争夺中抢占先机。我国在量子科技赛道展现出强大韧性与爆发力。自“十二五”时期起步谋划,历经“十三五”重大科技项目布局,及至“十四五”强化国家战略科技力量,再到“十五五”规划纲要将其列为新的经济增长点,国家战略指引始终保持高度定力。目前,我国在量子通信领域已实现全球领跑,量子计算稳居世界第一方阵,量子精密测量亦步入国际先进行列。开辟量子科技未来产业新赛道,是实现高水平科技自立自强的必然要求。
洞悉量子科技的鲜明特征
首先,以量子计算为引擎,重构算力拓展极限。量子计算以量子比特为基础信息单元,凭借量子叠加与纠缠特性,推动数据处理效能实现跨越式提升。作为量子科技闭环中的“最强大脑”,量子计算能够以指数级速度处理海量感知数据,在复杂密码破译、大规模物流优化、靶向药物研发等领域展现出颠覆性算力潜能。纵观国内发展,我国“祖冲之号”超导量子计算机与“九章”光量子计算原型机屡创佳绩,在特定求解任务上实现千万亿倍加速,牢牢确立了国际竞争相对优势。量子计算突破摩尔定律物理束缚,重塑算力基础设施底层架构,必将成为驱动未来产业全方位迭代、引领智能经济发展的核心动力源泉。
其次,以量子通信为屏障,构筑绝对安全防线。量子通信依托量子不可克隆定理与海森堡测不准原理,在物理层面上构建起不可窃听、不可破译的无条件安全网络。在量子科技闭环中,量子通信是连接“最强大脑”与“敏锐触角”的隐形安全通道,彻底颠覆基于计算复杂度的传统加密机制。当前,“墨子号”量子科学实验卫星遨游星海,“京沪干线”贯通南北,我国天地一体化量子保密通信网络初显雏形,广泛服务于政务要害与金融枢纽等高安全需求阵地。量子通信开创了信息防御新纪元,为数字经济时代海量数据交互构筑坚不可摧的底层基石,成为捍卫国家信息主权与战略安全的关键战略护盾。
最后,以精密测量为先导,突破传统感知极限。量子精密测量通过对微观粒子量子态的精细操控与高精度观测,实现对时间频率、微弱磁场、重力梯度等物理量的极致精准感知。作为整个量子科技闭环的“敏锐触角”,量子精密测量能够源源不断地为安全网络传输与超级算力处理输送超高精度底层数据。目前,微波原子钟、量子磁力计、冷原子重力仪等核心产品相继问世,在深空深海探测、心脑疾病早期筛查、地下矿产资源勘探等战略领域展露巨大商业潜力。量子精密测量因技术成熟度相对较高、应用落地周期较短,正化身为率先赋能产业转型升级的先锋力量,开启高端制造与前沿探索的新维度。
开辟量子科技的未来进路
尽管量子科技三大板块构建起“感知—传输—计算”的完美信息闭环,但在迈向全面产业化的过程中,量子计算受制于物理量子比特极易退相干的脆弱本性,高精度容错纠错技术尚未成熟;量子通信在远距离安全组网中深度依赖可信中继,量子精密测量尚需破解高端仪器核心元器件自主化率偏低等产业化掣肘。而扫除上述障碍,正是我国开辟量子科技未来产业新赛道的必由之路。
第一,聚力核心技术突破。应对量子计算规模扩展与容错保真难题,必须坚持底线思维,推进原始创新,坚决打赢关键核心技术攻坚战。统筹多条技术路线并行探索,聚焦超导量子、光量子、离子阱等前沿物理体系持续发力,全面提升物理量子比特相干时间与逻辑门运算保真度。加速量子纠错理论算法验证与容错编码方案优化,推动从嘈杂中型量子时代向容错逻辑量子比特时代稳步跨越。聚力攻关极低温稀释制冷机、高性能单光子探测器等断链风险装备。创新融合计算架构,推进通算、智算、超算与量子计算深度融合的融合算力中心建设。紧密对接金融风险模型评估、流体动力学气象模拟、靶向创新药物研发等高算力刚需场景,开发具有显著实用价值的专用量子算法与基础软件,赋能千行百业算力跨越式跃升。
第二,深化场景应用赋能。以国家战略与市场需求为双轮牵引,打破量子通信商业化应用局限,全面拓展丰富典型应用场景。统筹推进国家级量子保密通信骨干网络加密覆盖,推动省际干线、城域量子通信网络与边缘节点的高效互联互通。深入推进核心通信设备小型化、芯片化、模块化研发进程,降低量子网络部署门槛与日常运维成本。深化量子安全增强技术在国防指挥、电力调度、交通枢纽等关系国计民生的高安全敏感领域的规模化应用,打造具备重大示范效应的标杆工程。前瞻布局抗量子密码底层算法自主研发,探索量子密钥分发与抗量子密码深度融合的新型加密方案。加速量子纠缠源、量子存储器、量子网络中继等关键前沿技术攻关,推动广域分布式量子信息网络迭代演进。全面深度参与国际规则制定,积极输出中国量子通信测试认证规范方案,提升我国在全球量子科技治理中的话语权。
第三,完善产业生态体系。建立健全未来产业投入持续增长与合理风险分担机制,充分发挥政府引导基金作用,吸引长期社会资本、风险投资基金投早、投小、投硬科技。大力支持科技领军企业牵头组建创新联合体,融通重点高校、顶级科研院所与上下游专精特新企业各方优势资源,构建科技成果加速转化的中试验证平台。构筑科学规范的量子技术基准测评体系与行业准入标准,规范市场竞争秩序,引导技术路线良性迭代。强化战略科技人才储备,推动高等院校加速增设量子信息科学及相关前沿交叉学科,加快培养兼具量子物理理论素养与复杂工程实践能力的复合型人才。激发科研创新活力,厚植宽容失败的创新文化,为我国量子科技抢占世界科技制高点提供强劲的智力引擎。
(作者系江西财经大学党委书记、教授)