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◆ 量子(quantum)是現(xiàn)代物理學(xué)的重要概念，它是能表現(xiàn)出某物質(zhì)或物理量特性的最小單元，用來描述光子、質(zhì)子、中子、電子、介子等基本粒子的能量特性，其不連續(xù)性與經(jīng)典物理學(xué)的連續(xù)性假設(shè)形成鮮明對比。量子力學(xué)作為描述微觀世界的理論，不僅改變了人類對自然的理解，也推動了現(xiàn)代科技的發(fā)展。
◆ 量子具有兩個(gè)重要特性：
1. 量子疊加：在經(jīng)典世界里，一個(gè)物體在某一時(shí)刻只能處于一個(gè)確定的狀態(tài)，比如一個(gè)硬幣，要么正面朝上，要么反面朝上。但在量子世界中，量子可以同時(shí)處于多個(gè)狀態(tài)的疊加態(tài)。例如，一個(gè)量子比特（qubit），它不僅可以表示0 或1，還可以是0 和1 的任意疊加態(tài)。這種特性使得量子計(jì)算機(jī)在處理某些復(fù)雜問題時(shí)，能夠同時(shí)嘗試多種可能性，大大提高計(jì)算效率。
2. 量子糾纏：處于糾纏態(tài)的兩個(gè)量子不論相距多遠(yuǎn)都存在一種關(guān)聯(lián)，其中一個(gè)量子狀態(tài)發(fā)生改變，另一個(gè)的狀態(tài)會瞬時(shí)發(fā)生相應(yīng)改變。利用量子糾纏，科學(xué)家們可以實(shí)現(xiàn)量子通信，實(shí)現(xiàn)保密安全通訊。
量子計(jì)算：后摩爾時(shí)代計(jì)算能力提升的解決方案
◆ 量子計(jì)算機(jī)是一種基于量子力學(xué)原理構(gòu)建的計(jì)算設(shè)備，是以量子比特為基本單元，利用干涉、疊加、糾纏等量子特性，通過量子門操作對量子態(tài)進(jìn)行演化，最終通過測量獲取計(jì)算結(jié)果的物理系統(tǒng)。
◆ 與經(jīng)典計(jì)算機(jī)不同，量子計(jì)算機(jī)利用量子并行性和量子態(tài)演化，在特定問題（如大數(shù)分解、量子化學(xué)模擬）上可實(shí)現(xiàn)對經(jīng)典計(jì)算機(jī)的指數(shù)級加速，具有重大戰(zhàn)略意義和科學(xué)價(jià)值，是實(shí)現(xiàn)未來算力飛躍的重要手段之一。
◆ 量子計(jì)算的技術(shù)路線多樣，主要技術(shù)路線包括超導(dǎo)量子計(jì)算、離子阱量子計(jì)算、中性原子量子計(jì)算、光量子計(jì)算、半導(dǎo)體量子計(jì)算、拓?fù)淞孔佑?jì)算等，核心差異在于物理載體、操控能標(biāo)、環(huán)境需求、擴(kuò)展瓶頸等方面。
量子通信：未來自主可控信息安全生態(tài)的重要保障
◆ 基于量子密鑰分發(fā)的量子保密通信是迄今唯一原理上無條件安全的通信方式。量子密鑰分發(fā)是指利用量子態(tài)來加載信息，通過一定的協(xié)議產(chǎn)生密鑰。量子力學(xué)基本原理保證了密鑰的不可竊聽，從而實(shí)現(xiàn)安全的量子保密通信。量子保密通信的安全性基于物理學(xué)基本原理，與計(jì)算復(fù)雜度無關(guān)，即使未來強(qiáng)大的量子計(jì)算機(jī)問世也不會對其安全性形成威脅。
◆ 通過量子密鑰分發(fā)所生成的安全密鑰，除了原理上無條件安全的“一次一密”加密方式外，還可以與經(jīng)典對稱加密算法相結(jié)合，兼顧安全性與通信速率。
◆ 中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)與國內(nèi)外多個(gè)科研團(tuán)隊(duì)合作，在國際上首次實(shí)現(xiàn)量子微納衛(wèi)星與小型化、可移動地面站之間的實(shí)時(shí)星地量子密鑰分發(fā)，在單次衛(wèi)星通過期間實(shí)現(xiàn)了多達(dá)100萬比特的安全密鑰共享，并在中國和南非之間相隔12900多公里的距離上建立了量子密鑰，完成對圖像數(shù)據(jù)“一次一密”加密和傳輸，為實(shí)用化衛(wèi)星量子通信組網(wǎng)鋪平了道路。
量子精密儀器：測量精度突破經(jīng)典技術(shù)極限
精密測量是科學(xué)研究的基礎(chǔ)，更高的測量精度一直是人類追求的目標(biāo)。量子精密測量是利用量子力學(xué)規(guī)律，特別是基本量子體系的一致性，對一些關(guān)鍵物理量進(jìn)行高精度與高靈敏度的測量。利用量子精密測量方法，人們在時(shí)間、頻率、加速度、電磁場等物理量上可以獲得前所未有的測量精度。正是由于量子調(diào)控與量子信息技術(shù)的發(fā)展，2018年第26屆國際計(jì)量大會正式通過決議，從2019年開始實(shí)施新的國際單位定義，從實(shí)物計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)向量子計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)，這標(biāo)志著精密測量已經(jīng)進(jìn)入量子時(shí)代