《電子技術(shù)應(yīng)用》
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新一代“戰(zhàn)爭(zhēng)” 全球爭(zhēng)奪量子信息技術(shù)制高點(diǎn)

2016-08-15

  除了我國(guó)在緊鑼密鼓地部署量子通信,尋求國(guó)際領(lǐng)先地位外,其他國(guó)家和地區(qū)也在積極推進(jìn)量子信息科學(xué)的研究。

  美國(guó)

  美國(guó)對(duì)量子通信的理論和實(shí)驗(yàn)研究開始較早,是最先將量子技術(shù)列入國(guó)家戰(zhàn)略、國(guó)防和安全研發(fā)計(jì)劃的國(guó)家。20世紀(jì)末,美國(guó)政府便將量子信息列為“保持國(guó)家競(jìng)爭(zhēng)力”計(jì)劃的重點(diǎn)支持課題。2006年,美國(guó)洛斯阿拉莫斯國(guó)家實(shí)驗(yàn)室進(jìn)一步完善了誘騙態(tài)方案,并實(shí)現(xiàn)了超過(guò)100公里的量子保密通信實(shí)驗(yàn)。2007年,美國(guó)科學(xué)家讓兩個(gè)獨(dú)立原子實(shí)現(xiàn)了量子糾纏和遠(yuǎn)距離量子通信。2009年,美國(guó)國(guó)防高級(jí)研究計(jì)劃局和洛斯阿拉莫斯國(guó)家實(shí)驗(yàn)室分別建成了兩個(gè)多節(jié)點(diǎn)量子通信互聯(lián)網(wǎng)絡(luò),并與空軍合作進(jìn)行了基于飛機(jī)平臺(tái)的自由空間量子通信研究,建成城域量子通信演示網(wǎng)。同年,美國(guó)麻省理工學(xué)院科學(xué)家在冷原子中量子存儲(chǔ)和波動(dòng)研究領(lǐng)域有了新的突破,相關(guān)技術(shù)是設(shè)計(jì)量子信息網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵。美國(guó)航空航天局計(jì)劃在其總部與噴氣推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室之間建立一個(gè)直線距離600公里、光纖皮長(zhǎng)1000公里左右的包含10個(gè)骨干節(jié)點(diǎn)的遠(yuǎn)距離光纖量子通信干線,并計(jì)劃拓展到星地量子通信。

  美國(guó)國(guó)家科學(xué)技術(shù)委員會(huì)在今年7月發(fā)布了《推進(jìn)量子信息科學(xué):國(guó)家的挑戰(zhàn)與機(jī)遇》的報(bào)告。該委員會(huì)認(rèn)為量子計(jì)算能有效推動(dòng)化學(xué)、材料科學(xué)和粒子物理的發(fā)展,未來(lái)可能最終會(huì)顛覆眾多科學(xué)領(lǐng)域,人工智能屬其中之一。

  美國(guó)政府隨即在官網(wǎng)發(fā)文,督促學(xué)術(shù)界、工業(yè)界和政府盡快就量子信息科學(xué)議題進(jìn)行交流,以保證量子信息研發(fā)的關(guān)鍵需求得到滿足。目前,美國(guó)科技公司谷歌、IBM等已經(jīng)在量子計(jì)算機(jī)領(lǐng)域有所投入。

  歐盟

  歐盟推出了用于發(fā)展量子信息技術(shù)的“歐洲量子科學(xué)技術(shù)”計(jì)劃以及“歐洲量子信息處理與通信”計(jì)劃,這是繼歐洲核子中心和航天技術(shù)采取國(guó)際合作之后,又一針對(duì)重大科技問(wèn)題的大規(guī)模國(guó)際合作。2006年,歐洲慕尼黑大學(xué)與維也納大學(xué)聯(lián)合研究團(tuán)隊(duì)成功實(shí)現(xiàn)了誘騙態(tài)方案,并實(shí)現(xiàn)了超過(guò)100公里的量子保密通信實(shí)驗(yàn)。2007年,奧地利、英國(guó)、德國(guó)等多國(guó)科學(xué)家合作,在量子通信中創(chuàng)造了通信距離達(dá)144公里的最遠(yuǎn)紀(jì)錄。2008年,意大利和奧地利科學(xué)家研究團(tuán)隊(duì)首次識(shí)別出從地球上空1500公里處的人造衛(wèi)星上反彈回地球的單批光子,實(shí)現(xiàn)了太空絕密傳輸量子信息的重大突破,為將量子通信用于全球通信做好了準(zhǔn)備。

  今年4月份,歐盟委員會(huì)對(duì)外宣布,將斥資10億歐元投入量子技術(shù),希望這個(gè)項(xiàng)目“將會(huì)讓歐洲處于第二次量子革命的前沿,未來(lái)10年在科學(xué)、產(chǎn)業(yè)和社會(huì)方面帶來(lái)變革性的進(jìn)展”。

  日本

  日本政府提出了以新一代量子通信技術(shù)為對(duì)象的長(zhǎng)期研究戰(zhàn)略,并計(jì)劃在2020~2030年間建成絕對(duì)安全保密的高速量子通信網(wǎng),從而實(shí)現(xiàn)通信技術(shù)應(yīng)用上質(zhì)的飛躍。日本國(guó)家信息通信技術(shù)研究院計(jì)劃在2020年實(shí)現(xiàn)量子中繼,到2040年建成極限容量、無(wú)條件安全的廣域光纖與自由空間量子通信網(wǎng)絡(luò)。

  加拿大

  加拿大也是量子領(lǐng)域不可忽視的力量。據(jù)《自然》新聞雜志報(bào)道,加拿大的一支科研團(tuán)隊(duì)正提出在地面生成糾纏光子對(duì),然后將其中部分發(fā)射至重量不到30公斤的微型衛(wèi)星上。這比在太空生成光子便宜,加拿大量子加密與科學(xué)衛(wèi)星團(tuán)隊(duì)成員、滑鐵盧大學(xué)物理學(xué)家Brendon Higgins說(shuō),將光子發(fā)送到運(yùn)動(dòng)的衛(wèi)星上將是一項(xiàng)挑戰(zhàn)。該團(tuán)隊(duì)計(jì)劃首先在飛機(jī)上使用光子接收器測(cè)試該系統(tǒng)。

  新加坡

  新加坡國(guó)立大學(xué)和英國(guó)斯特拉斯克萊德大學(xué)合作,利用重量為5公斤的衛(wèi)星(也稱為立方體衛(wèi)星)開展量子實(shí)驗(yàn)。去年,該團(tuán)隊(duì)發(fā)射了一顆立方體衛(wèi)星,在軌道中產(chǎn)生并測(cè)量“關(guān)聯(lián)”光子對(duì);他們希望在明年發(fā)射可以產(chǎn)生完全糾纏光子對(duì)的裝備。

  新加坡國(guó)立大學(xué)物理學(xué)家Alexander Ling在接受《自然》采訪時(shí)認(rèn)為,立方體衛(wèi)星單個(gè)耗費(fèi)僅10萬(wàn)美元,使太空量子通信易于實(shí)現(xiàn)。


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