不止是5G，中国再获突破，美国在这一关键领域也悬了

近日，华为副董事长、任正非之女孟晚舟遭加拿大逮捕一事在国际社会引起轩然大波，背后黑手正是屡屡以“国家安全”为由对华为进行限制打压的美国政府，究其原因，无非是华为在5G领域的领先，已经到了让美国感到恐怖的程度，但中国当下的科技进步又岂止于此呢。12月6日，中国首款国产量子计算机控制系统在合肥诞生，这是迈向量子计算机的重要一步。近些年来，中国在量子通讯和量子科技领域发展非常迅速，已经落后的美国恐怕又要抓狂了。

中国首款国产量子计算机控制系统诞生

在量子计算方面，中国再获突破。12月6日，首款国产量子计算机控制系统OriginQ Quantum AIO在合肥诞生，该系统由本源量子公司开发，意味着我国的量子计算发展又向前走了一步。

中国首款国产量子计算机控制系统诞生

量子计算这一概念最早是物理学费曼于1981年引入，随着当前半导体的小型化遇到极限，当芯片的电路元件尺寸缩小到纳米尺度时，量子力学效应会终结当前的摩尔定律。所以这也是为什么像谷歌、IBM都在加大对量子计算的研究投入。

所谓量子计算机，是一类遵循量子力学规律进行高速数学和逻辑运算、存储及处理量子信息的物理装置；当某个装置处理和计算的是量子信息，运行的是量子算法时，它就是量子计算机。2017年5月，利用自主发展起来的高性能单光子源，中科大教授潘建伟的“潘之队”在国际上率先实现了超越人类历史上第一台电子管和晶体管计算机的量子计算原型机。

中国科学院量子信息重点实验室主任郭光灿院士介绍，量子计算机是一个复杂系统，除了核心芯片外，操作控制系统是重要的核心器件之一。

目前，绝大多数量子计算机研发团队仍在使用商用仪器设备自行搭建量子计算机控制系统，由于传统的科学仪器仅负责单一的信号输出或者采集任务，产生成本昂贵、兼容性差、功能冗余、难以集成等系列问题。

针对此项技术难题，本源量子对半导及超导量子比特进行创新利用与研发，研制了一套精简、高效的量子计算机控制系统——本源量子测控一体机OriginQ Quantum AIO，可将所有量子计算控制系统的功能，集成在一台能够完整实现对量子芯片控制的机器内。

中国跨出迈向量子计算机重要的一小步

本源量子董事长孔伟成介绍，如果说量子芯片是人的“大脑”，量子计算机控制系统就如人的“骨干”，量子软件、应用、语言就相当于“血肉之躯”。量子计算机控制系统是量子计算机不可或缺的组成部分，它能使量子芯片最大程度发挥其性能优势。

此次正式推出的本源量子测控一体机能提供量子芯片运行所需的关键信号，还可处理量子芯片传回的信息，执行对量子计算机程序的编译。它将主要应用于量子芯片的测试研究与量子计算机的原理搭建，提供量子芯片的运行环境与接口，提供量子芯片所需的信号生成、采集、控制与处理，应用于精密测量、基础科学研究、雷达探测等领域。

孔伟成透露，在此次控制系统研制的基础上，计划于未来三年左右推出具有30位量子比特位数的量子计算机原型机。

郭光灿认为，除了芯片、控制系统外，真正有用的量子计算机需要的量子元素还很多，此次的量子计算机控制系统的研制，是迈向量子计算机重要的一小步。

姚期智：制造量子计算机重要性远超研究量子计算

中国科学院院士、图灵奖获得者姚期智曾表示，在中国，制造量子计算机的重要性远远超过只研究量子计算——因为这将带动相关技术行业的发展。这种大工程将激发科学家和工程师的潜力，他们会为了求解特定问题而创造出新方法和新技术，这些方法和技术可以在工业发展、国家安全等诸多领域中作出有益于社会的贡献。

量子加密“学术活动”，中国已领先美国！

当前，量子计算主要应用于复杂的大规模数据处理与计算难题，以及基于量子加密的网络安全服务。

美媒称，从谷歌到阿里巴巴，世界上领先的科技企业都在竞相建造第一台量子计算机，它将比今天的计算机强大得多。量子设备可以破解用于保护数字信息的加密，使所有的数字信息面临危险，从数十亿美元的电子商务支付，到存储在政府数据库的国家机密。

有应对的办法吗？那就是依赖于物理世界相同概念的加密。正如一些科学家在研究量子计算机一样，另一些科学家也在研究量子安全技术，这种技术可以阻止这些未来机器的密码破译能力。

《纽约时报》网站12月5日报道，这是一场可能影响国家安全的学术活动，尽管建造量子计算机仍是大家都在干的事情，但中国在量子加密方面已明显领先。而美国正在努力追赶。

量子加密“学术活动”，中国已领先美国！

与在人工智能等其他尖端技术上的做法一样，中国政府已经把各种量子研究列为重点。中国已经在建设使用量子加密传输数据的网络上投入了数千万美元的资金。去年，中国一颗以古代哲学家墨子的名字命名的卫星，使用量子加密技术成功实现了北京与维也纳之间的视频通话。经过四年的规划和建设，北京和上海之间的专用量子通信网络“京沪干线”也于去年正式开通。

在美国，政府和业界认为量子加密不过是一项科学实验。所以，研究人员的精力一直集中在使用现有的数学来构建新的、可对抗量子计算机的加密方法。这种做法不需要新的基础设施。但现在，在中国的做法和最近的量子研究取得进展的推动下，美国有些人正在努力追赶。

“中国对拥有这项技术有一个经过深思熟虑的战略，”邓肯·厄尔说，他曾是橡树岭国家实验室（Oak Ridge National Laboratory）的研究员，现在是探索量子加密技术的Qubitekk公司的总裁兼首席技术官。“如果我们认为我们可在加入这项技术之前等个五年、十年的话，那将太晚了。”

奥地利量子实验物理权威塞林格在2017年这样评价称，中国如今在量子保密通信领域的成就，“爱因斯坦一定会对此感到惊讶”，“因为这些量子力学理论，比如量子纠缠，现在已经真的进入实际应用，这超出了爱因斯坦的预期。”

“量子导航”出现，军用潜力巨大

2018年11月，英国帝国理工学院研究人员和M Squared公司携手，研制出全球首款用于导航的量子加速度计，这款导航设备被称为“量子罗盘”。它是不依赖全球定位卫星（GPS）的防干扰导航装置。

这个由西方人发明的“量子罗盘”看起来在未来的导航产业中具有巨大的价值。

目前应用最为广泛的导航系统，是以美国GPS和中国北斗为代表的卫星导航系统，已经在军事领域、交通导航、卫星授时、应急指挥方面都发挥了非常重要的作用。当然缺点也不是没有，比如说精度、保密性和抗干扰三个方面，而且卫星导航需要电磁波的传递，比如在深海就无法接收卫星导航信号；一旦在战时卫星系统被摧毁，那么全球各地的导航信号都将消失。所以催生新导航系统也是非常有必要的。

“量子导航”出现，军用潜力巨大

此次英国宣布的“量子罗盘”就是这方面的产品，其利用超冷原子对于地球磁场和重力场的感知来进行导航。可以不依赖全球定位系统，便能够确定地球上任何地方的精确位置。

制造该装置的帝国理工学院冷物质中心的研究人员约瑟夫·科特说:“它是完全不受外界影响的。如果你想长时间为大型船只或自动驾驶汽车导航，它的用处特别大，无需发送或接收任何其他信号。”

这也是英国投入巨资获得的成果。2013年，量子研究被英国政府确定为优先领域，研究重点是军事技术。此后，通过英国国家量子技术计划，英国政府在五年内对该领域的项目投资了2.7亿英镑(约合3.5亿美元)。

从军事上来说，量子罗盘具有现实意义。因为量子罗盘不需要卫星信号，它依靠自身的冷原子干涉就可以实现自主导航，这在军事上的价值巨大。比如在深海中，核潜艇需要在很深的海底航行，海水与空气不同，电磁波无法在深海里传播，所以在海底，依靠卫星导航是不可能的，量子罗盘可以在核潜艇中使用。

因此，中国除了要发展北斗系统等导航设备，也需要关注量子罗盘等新一代惯性导航技术的发展，这对国家安全至关重要。

而中国在“量子导航”领域并不落后。早在2016年，中国北京自动化控制设备研究所承担的，“基于磁共振的微小型原子自旋陀螺仪关键技术”就已经完成了原理样机的研制。虽然与英国“冷原子、量子加速度计”有所差异，但目标都是一致的。都是在不依赖卫星定位的情况下，实现精度定位。

量子技术，或催生第四次产业变革

11月26日，中国“量子之父”潘建伟教授在西安作了《新量子革命：从量子物理基础检验到量子信息技术》的专题报告。他表示，目前新量子革命正在发生，一定要抓住变革的机遇，不断提高我国信息时代综合国力和国际竞争力。

潘建伟表示，自从2016年我们中国的墨子号发射之后，这几年全球都迎来了量子技术方面新的浪潮，发达国家纷纷将量子科技列入国家计划，投入大量资金从事量子信息方面的研究，开展了包括新一代量子通信卫星等的研制。一些国外企业，像谷歌、微软、IBM、英特尔等，也积极开展投入进行量子计算研发。量子技术已经成为国际上一个竞争的焦点。

量子技术，或催生第四次产业变革

潘建伟说：“第一次量子革命当中，第一个应用就是核武器的研制，通过美国对于曼哈顿计划的实施，率先掌握核能力，这个过程当中又研制出计算机等等，催生了现代信息技术的发展，从根本上影响了20世纪的世界格局。我们的核磁共振、核能，材料和生命科学等都用到了量子力学的发现。所以，由量子力学和相对论为代表的第二次科学革命，催生了以信息技术为代表的第三次产业变革。只有抓住了变革中的机遇，才会对未来信息时代综合国力和国际竞争力产生根本性的影响。”

在实际应用当中，怎么充分发挥大数据时代和人工智能的优越性？怎么解决信息安全的问题？潘建伟院士说，其实，通过对量子物理基础的检验，我们已经为解决这些重大问题做好了准备，目前以量子信息技术为代表的第二次量子革命正在发生。所以，人工智能和这个量子信息技术结合在一起，可能会带来第四次产业变革。

潘建伟和他的量子梦之队

据潘建伟院士介绍，目前在中科院的推动之下，国家发改委已经启动了一个国家广域量子保密通信骨干网，通过这个建设满足金融、政务、电力电信等行业专网应用需求，同时实现核心器件的全面国产化，实现系统性的量子通信国家技术标准，并且主导国际技术标准的制定。“合肥到武汉段已经建好了，希望能够慢慢延伸到西安，一直到乌鲁木齐、拉萨等，最终形成一个‘多横多纵’的广域量子通信网络。”

对于未来，潘建伟院士有几点设想。他表示，希望通过10-15年的努力，形成一个天地一体的广域量子保密通信网络，通过卫星组网可以实现全球化量子通信，光纤网络可以很方便连接近邻的城市，然后在城市里面可以把密钥送到千家万户，这样的话我们就可以形成下一代国家信息安全的生态系统。而且，利用这样一种技术，也可以构建一个非常好的很大的“望远镜”，利用广域量子隐形传态把全球收到的光子，全都汇聚到同一处，构造一个等效口径跟地球一样大的“望远镜”，用在探索宇宙的角度上是非常有意义的。

量子计算，未来有望改变战争面貌

就在四年前，专家们还在争论量子计算机是否能建成，现在的共识则是：这只是时间问题，而又不仅仅是时间问题。如今，量子计算应用最深入、最具现实性的领域无疑是在通信方面。量子通信可以最大限度地保证用户的隐私和信息安全，也正因为这样，量子通信在国家信息安全层面有着越来越迫切的现实需求，这也是包括中国、美国及欧洲纷纷跟进的原因。可以说，量子通讯、量子导航、量子计算机，这些高科技元素正在积聚“能量”，未来有望改变战争面貌。而已经站在第一梯队的中国，必将进一步加快前进的脚步，这显然不是美国之流靠阴谋诡计所能阻挡的。