中国量子技术出自哪里?
目前国际量子信息研究前沿有两大板块,一个是量子计算,一个量子通信。 中国在这个领域已经处于世界前列了 2017 年 11 月 3 日,由中国科学技术大学潘建伟教授领衔的科研团队宣布实现量子隐形传态,并将这一成果发表在国际顶尖学术期刊《自然》上。这是我国量子科技领域的重大突破! 潘建伟所领导的研究小组利用“光子”来实现两个“粒子”间的远程传输,这两个“粒子”可以是电子、原子或分子,而“光学纤维”则起了“信道”的作用;如果要在其中加入编码,那么最终的效果与量子通信中的“量子密码”非常类似。 在这项研究中,中国的科学家第一次完全实现了物理原理上可实现的量子隐形传态。
在同年 9 月举行的第三届国际量子通信论坛上,中科院院士、中国科学技术大学教授郭光灿公布了另一个重要研究成果——量子中继器,这也是国际上第一个量子中继器的实验方案。它可以通过中间结点扩大量子通信的距离上限,并让量子密钥分配成为可能。 这个量子的中继器是利用光子来传递信息的,因此也被称为光子复用和光子中继实验系统。这个系统的核心是利用了光子能够同时作为信息和载体这一特点来实现“量子中继”的目的。
此外今年四月份中国科学院上海微电子研究所宣布研制出了国内首款超分辨光刻装备--超分辨光子光刻装置。 光刻是一种利用光子来对物体进行成像的技术,被誉为“光学工程的皇冠”。由于光的衍射极限,常规的光学器件无法做到超越衍射极限的分辨率。而这项最新科研成果突破了衍射极限,有望实现加工精度超过一纳米结构(一纳米的直径,大约是四个氢原子排在一起的宽度),这个分辨率比当时全球领先的光刻设备要高出几个数量级。
虽然这个成就在技术上已经是非常牛逼了,但是真正应用到生产当中去恐怕还有很远。毕竟光波长很窄,只能对晶体或者薄膜等介质起作用,而对材料的微观结构,如纳米线,纳米管等,直接做集成电路是很难实现的。不过可以期待的是,在量子计算机方面会有重要的突破。