“薛定谔的猫”如何影响生活看成都布局量子互联网试验场

近日,我国科学家设计出一种相位量子态与时间戳量子态混合编码的量子直接通信新系统,成功实现100公里的量子直接通信。这是目前世界最长的量子直接通信距离。该研究成果由北京量子信息科学研究院、清华大学龙桂鲁教授团队和陆建华教授团队共同攻关,发表于最新一期《Light-Science &Applications》期刊在线版。此前公开发表的成果中,量子直接通信的最长距离为18公里。

对于大多数人来讲“不明觉厉”的量子究竟是什么?量子又如何影响着我们的生活?成都又有哪些布局?

根据量子理论,量子是最小的、不可再分割的能量单位。我们中学物理书上提到的分子、原子、电子,其实都是量子的不同形式。可以说,我们的世界由量子组成。

在我们日常生活的宏观世界里,物体的位置、速度等,都可以通过经典力学精确测算。但在微观量子世界里,却有着截然不同的奇妙物理规则,最有代表性的是“叠加”与“纠缠”。

说到这里,不得不提到“薛定谔的猫”——量子力学的奠基人之一,物理学家薛定谔于1935年提出了这个至今被大家津津乐道的思想实验。

薛定谔用一只猫比喻量子叠加,设想一个密闭容器里有一只猫和一瓶毒药,如果原子的衰变能够触发机械装置打破瓶子释放毒药,那么猫必死无疑。但考虑到原子可能处在衰变或者未发生衰变的叠加态,这意味着容器里可能存在一只“既死又活”的猫,但是,不可能存在既死又活的猫,必须在打开容器后才知道结果,即著名的“薛定谔的猫”。

根据量子理论,如果两个量子之间形成“纠缠态”,那么无论相隔多远,当一个量子的状态发生变化,另一个也会“瞬间”发生相应变化。

走进电子科技大学沙河校区,几栋黄色教学楼映入眼帘。这里,正是量子互联网前沿研究攻关的“前哨”——电子科技大学信息与量子实验室。通过科研攻关,这3栋科教楼之间,建成了国内首个位于大学校园内的量子互联网场地实验研究平台。

“量子科技不断向前发展,它最终的形态应该如同现在的互联网一样——形成量子互联网,这也是量子科技研究的一个重要国际前沿方向。”电子科技大学教授周强介绍,“量子科技有望在多个领域‘大显身手’。”

“我们用3栋楼模拟未来的3个量子中心,并用量子隐形传态方案把它们连接起来。”周强介绍,已获得的实验数据显示,这个校园内量子互联网场地实验研究平台已具备了良好的性能。

周强团队已成功研制出高性能量子纠缠光源、宽带固态量子存储器等原型器件,完成量子纠缠互联场地研究平台搭建,还首次实现赫兹速率的城域量子隐形传态。

在紧追量子科技领域前沿研究的同时,周强团队也在积极利用量子科技的相关成熟研究成果赋能现实场景。

为提高光通信系统通信链路的故障检测效率,周强团队与成都成电光信科技股份有限公司在相关领域展开合作,提供了“量子解决方案”——他们利用光量子探测的灵敏性,把光量子技术中的关键技术与传统光纤链路监控系统相结合,研制出国内首个新型监测机载光纤链路健康的设备。

发展量子科技,成都已有较好基础,处于快速成长期,量子互联网、量子通信、量子计算等领域正步入加速布局与快速发展阶段。

在科研攻关上,在蓉高等院校、科研院所多点发力,构筑了量子技术研究的“成都基础”。据市科技局相关负责人介绍,成都量子科技领域创新资源富集,聚集了电子科技大学、四川大学、西南交通大学3所高校,开展相关领域的研究。另外,中国网安、西南技术物理研究所、中科院光电所3家科研院所也正积极开展量子科技的相关研发工作。

量子信息技术的发展离不开电子信息技术的支撑。而成都在这方面更是有着良好的基础。2020年,成都市电子信息产业规模达到10065.7亿元,成为首个突破万亿级产业。

当下,成都正大力推进建设具有全国影响力的科技创新中心,加快西部(成都)科学城建设,推进天府实验室建设,并加速量子科技布局。

在重点区域布局上,未来成都将以天府新区等若干重点区域为主要载体,开展一系列关键核心技术攻关、建立一系列创新平台。同时,还将推动量子科技企业提质升级,引进培育优质企业,推动创新成果的应用示范。此外,还将加大人才培养力度,增强持续创新能力。

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