中美量子技术大战

量子计算的第一回合

2015年12月9日,NASA与谷歌制造出了量子机制运算的计算机,运算速度可以达到普通计算机的一亿倍。当然只是针对特定算法的计算机。特定的应用中超过传统计算机不具有普适性。

在量子计算中,主要有超导和半导体两种方案。

中国选择了半导体方案。中国科学技术大学杜江峰研究组提出了一种可能具有可行性的量子计算机原理,但真正制造出运用这一原理的计算机仍遥遥无期。

量子计算的第二回合

2016年8月9日,麻省理工学院一种新型的原型芯片可以将离子囚禁在一个电场中,以及使以及使用内置的光学器件将激光引导至每一个离子。

2016年8月11日,郭光灿院士带领下的中科院量子信息重点实验室成功研发了半导体量子芯片,虽然只能在低温有磁场的辅助设备中才能工作,但也是我国量子计算机研究取得的突破性进展。


量子通信领域之争

1.美国的量子通信发展历程

1984年,美国和加拿大最先提出BB84方案,标志着量子通信领域的诞生。

1992年,美国的Bennett第一次在实验上原理性演示了量子秘钥分发。

1994年,美国国防部致力于全面推进量子通信技术。

1995年,中国科学院物理所在国内首次实现了基于BB84协议的量子通信演示实验(距美国提出BB84协议已经过去了11年)。

1999年,美国实现了500米的自由空间传输。

2000年,中国科学院物理所完成了全光纤QKD实验系统(量子秘钥分发)。

2001年,潘建伟入选“中科院引进国外杰出人才”,在中国科大组建了量子物理与量子信息实验室。

2003年,美国国防部高级研究计划署领衔建设了DARPA量子通信技术试验网络。

2003年,中国首次实现纠缠态纯化以及量子中继器的成功实验;首次成功地实现了自由量子态隐形传输。

2004年,美国正式投入了世界上第一个量子密码通信网络。

2005年,中国科大的郭光灿教授团队在北京和天津之间实现了通信距离为125公里的光纤QKD通信系统实验,使我国在量子通信实用化上取得了重大突破。

2006年,美国实现了通过普通光纤来传输采用量子密码加密技术的数据,网络传输约10公里。

2007年,潘建伟小组实现了诱骗态QKD实验,通信距离超过了100公里。

2009年,美国让相距一米的离子阱中的两个独立原子实现了量子纠缠和远距离量子通信。

2009年,美国政府发布白皮书,要求各科研机构协调开展量子信息技术研究。

2009年,潘建伟小组又将QKD实验的通信距离扩大到了200公里。

2009年,中国科大的郭光灿小组在安徽芜湖市成立了安徽问天量子科技股份有限公司,并承建“量子政务网”。问天量子是我国首家从事量子信息技术产业化的高新技术企业。

2009年,中国科大和清华大学合作将在自由空间进行传输的QKD系统扩大到16公里。

2010年,美国的一个国家实验室对量子源产出的近距离红外线单个光子转换、量子局域网的密码体系以及自由空间量子密码等开展了深入研究。

2011年,中国科学院战略性先导科技专项之一,量子科学试验卫星启动(这个项目的提出比美国早了4年)。用内置的光学器件将激光引导至每一个离子。2016年8月11日,郭光灿院士带领下的中科院量子信息重点实验室成功研发了半导体量子芯片,虽然只能在低温有磁场的辅助设备中才能工作,但也是我国量子计算机研究取得的突破性进展。

2012年,基于潘建伟小组的科研成果,世界上规模最大的46节点的量子通信试验网在安徽合肥市建成,标志着大容量的量子通信网络技术已经取得了关键突破。

2013年,美国独立研究机构公布了环美量子通信骨干网络项目,该项计划为谷歌、微软亚马逊等互联网巨头的数据中心之间的通信提供量子安全服务。

2014年,中国科大的研究团队将远程量子秘钥分发系统的安全距离扩大到了200公里,将成码率提高了3个数量级,并创下世界纪录。

2014年,世界第一条量子信息保密干线——“京沪干线”量子通信工程开工建设。

2015年,NASA计划在其总部与喷气推进实验室之间建立一个远距离光纤量子通信干线,该干线直线距离600公里,光纤皮长1000公里,拥有10个中转基站,并计划星地量子通信。

2015年11月,中国已经部署了一批体现国家战略意图的重大科技项目,量子通信排在第二位,仅次于航空发动机。

2016年8月,中国首颗量子科学实验卫星墨子号发射成功。

美国量子信息领域起步早,前瞻性强,基础深厚,基础研究领先中国。中国在起步晚,发展快,实现了“点”的突破。从量子通信技术的落地应用来看,中国的量子通信超越了美国。