量子技术是新质生产力的策源高地
2024年04月24日 18:21
作者: 张锐
来源: 国际金融报
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  在科技发展领域,量子技术乃是具有颠覆性的尖端技术形态,并正在以巨大的功力引领着科技革命的前行脚步;在市场商用领域,量子技术是具有号召力的稀缺技术新贵,并正在以加速化态势推动创新成果铿锵落地;在产业变革领域,量子技术乃是具有开创性的前沿技术劲旅,并正在以强大的能量催生出未来产业的恢弘格局。可以说,量子技术就是新质生产力开枝散叶的沃土。

  作为一门综合性学科,量子技术的研究目前正沿着量子计算、量子通信与量子测量三条主道展开。无论是作为量子计算载体的光量子计算机与超导量子计算机,还是作为量子通信核心硬件的量子交换机与中控服务器等通信设备,抑或是作为量子测量重要工具的量子磁力计、量子重力仪以及量子雷达等,任何一个物体都可谓是新质生产力的具象,同时量子技术的三大发展路径上均在新质生产力的广阔腹地茂盛成林,如量子计算领域就有超级算力产业与超级存储产业,量子通信领域可产生量子信息安全产业与量子信息传输产业,量子测量领域能孕育出量子成像与量子传感产业,且每一个高端技术产业之下还可生成更多的辅助性产业。毫不夸张地说,量子技术就是新质生产力的大本营。

  人工智能被视为第四次科技革命的先导,数据与算力是人工智能的底座,而作为量子计算载体的光量子计算机与超导量子计算机无论是信息储存能力还是计算速度上都远超传统电子计算机,而由量子密钥分发和量子隐形传态两大技术联袂共舞的量子通信不仅确保了信息存储的绝对安全性,也使得信息传输更具隐蔽性与真实性。在量子测量方面,量子成像、量子传感与量子授时三大技术协同发力,不仅让测量广度和高度大大提升,也使信息的获取更趋精准而稳定,同时也让测量信息同步传递的时间误差压缩至微秒级。由此可以认定,量子技术就是人工智能的绝配,也是新质生产力的密集分布高地。

  量子技术被认为是20世纪最重要的科学发现之一,激光、核磁共振等新技术均是在量子科学问世后孕育出来的,这也是被全球科学界视为量子技术“第一次革命”的成果。有所不同的是,当量子技术如今迈开“第二次革命”步伐的时候,其身边早已汇集与簇拥了大数据物联网云计算区块链等多种技术创新能量,且其中的任何一项技术都是新质生产力的活跃母体。拿量子密匙分发与量子隐形传态以及量子传感技术来说,其背后就是物联网技术的支撑,而要保持信息传递的“保真”“保鲜”,区块链技术在其中发挥了重要作用。这些新技术在量子技术身躯中的活跃,既加快了量子技术的发展,也提升了新质生产力的成长速率。

  无疑,量子技术涉及到物理学、计算机科学、信息科学、材料科学等多个学科领域。理论上说,跨学科与跨门类越广泛的技术,渗透性与覆盖性越强,量子技术不仅能够生成战略性新兴产业与未来产业,而且能够向其他行业渗透并对所及产业展开技术赋能,既促进了产业规模的扩容,也拉动了产业层次的升级,并有力提升产业的技术含量。正是如此,量子技术成为了衡量一个国家未来国际产业竞争力水平的重要维度,集群式加入量子技术的竞争赛道成为了主要国家的一致性战略选择。

  目前来看,G7(七国集团)均出台了量子技术发展战略,尤其是美国将量子技术相关计划命名为“微型曼哈顿计划”,比肩大名鼎鼎的原子弹项目“曼哈顿计划”。作为量子技术赛道的一支劲旅,中国政府先后将量子技术列入“十三五”和“十四五”规划,并纳入到科技创新2030重大项目范围。不仅如此,全球主要国家面向量子技术研发与应有的投资正加速扩容。根据前瞻产业研究院的报告,2023年全球量子技术的投资规模达386亿美元,其中中国投资总额150亿美元,位居全球第一,英国投资规模超40亿美元,美国、德国超30亿美元。

  全面地评判,全球量子技术的激烈竞争主要在中美两个大国之间展开。数据显示,全球目前仅有4台量子计算机实现了“量子霸权”,除了谷歌的“悬铃木”外,美国还与加拿大合作推出了“北极光”量子计算机,而中国的“祖冲之”和“九章”占据两席,其中“九章三号”作为光量子计算机,算力比目前全球最快超级计算机快上一亿倍,而“祖冲之二号”作为超导量子计算原型机,可操纵的量子比特数达176比特,算速比超级电子计算机快1000万倍,另外,中国第三代自主超导量子计算机“本源悟空”在上线以来,所吸引的全球远程访问人次突破了570万。

  量子通信领域,我国发射的“墨子”号卫星所具备的信息传输能力是传统无线电传输系统的128倍,量子密钥分发距离扩展至4600公里,并且成功实现了从地面到太空的多用户通信技术,中国成为全球第一个实现卫星和地面之间量子保密通信的国家。不仅如此,我国已建成了国际上首条远距离光纤量子保密通信骨干网“京沪干线”,并在此基础上,全线贯通了总里程超过104km的国家量子骨干网,覆盖京津冀、长三角、粤港澳、成渝等重要区域,同时“墨子号”量子科学实验卫星与“京沪干线”骨干网互相策应,代表中国构建出了全世界首个天地一体化广域量子通信网络雏形。

  量子测量方面,海森堡极限被公认为全球利用量子方法和资源进行精密测量所能达到的最终极限,我国可以实现对0.01ppb级别的缺陷浓度(一千亿个正常原子中出现一个缺陷)进行高灵敏度探测,相当于能够检测出当前十纳米以下芯片中的缺陷,比目前海森堡极限高出两个量级以上。另外,在自由空间中相距113公里的情况下,我国的量子成像传递可以满足目前最高精度光钟(全称为“光学原子钟”,能对时间做出最小的精确计算)的需求,时间精确度做到了千亿亿分之一,相当于在整个宇宙年龄的时间尺度上,误差还不到1秒。

  在量子技术领域先人一步的优势说明,中国所能拥抱的新质生产力空间越来越广,但同时必须看到,目前国内量子技术人才储备不足的矛盾较为突出,同时,一些量子科技实验的基本材料比如关键的元器件和设备仍然依赖进口也是非常严峻的现实。另外,与国际上由龙头企业主导,研发和应用“双向驱动”的格局且新产品、新突破持续迭代相比,国内量子技术产业化的落地技术壁垒较高、投入成本较大,龙头企业对配套企业的带动和集聚能力不足,研发和应用之间的“断层”现象较为明显。就此,需要展开进一步战略与政策创新驱动。

  首先,加强顶层设计和统筹协调,形成量子技术发展的集成化能力。充分发挥新型举国体制优势,围绕国家战略需求和前沿技术发展趋势,加强量子科技发展战略谋划和系统布局。坚持目标牵引和应用场景导向,出台专门的量子技术与产业发展的中长期规划,制定明确与清晰的技术发展与产业推进路线图,在此基础上细化出量子计算、量子通信与量子测量的专项战略规划,同时明确重点发展领域与关键突破环节,并辅之以全方位的政策支持与扶持。

  其次,注重资源整合和力量协同,构建产学研用深度融合的量子技术集群化体系。一方面,要打通实验室与市场的关键链接,加快构建以企业为主导、产学研用深度融合的创新体系,为此,须加大力度支持高校、科研院所开展以市场需求、成果转化为导向的产业技术研发,不断以新技术引领产业升级,同时,支持龙头企业牵头建立量子领域创新联合体,以重大科技项目为纽带,联合高校、科研院所和产业链上下游配套企业开展前沿技术攻关和孵化,加快推动重大原创成果转化为新质生产力。另一方面,要创建国家级量子技术产业示范基地,同时利用与发挥国内市场优势,针对生物医药、航空航天、新材料、金融等重点行业实施量子技术集群应用的专项行动,借应用“反推”之力加速量子技术的发展。

  第三,强化政策保障和条件优化,打造利于量子技术研发与产业化的集美化生态。一方面,要加快构建多元化长期稳定投入机制,尤其是提升财政、金融政策对量子技术发展支持的含金量与有效性;另一方面,加快推动量子技术与产业的基础设施建设,扩大量子技术人才的培养数量与质量,加强量子技术的通识化教育,突出量子技术全产业的强链补链与延链。

  (作者系中国市场学会理事、经济学教授)

(文章来源:国际金融报)

文章来源:国际金融报 责任编辑:6
原标题:量子技术是新质生产力的策源高地
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