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量子科技上海首当其冲领跑全国

来源:上海电子展  作者:shelec.cn 发布:2016-08-09 12:28      点击:

我国首颗“量子科学实验卫星”发射在即,量子概念又一次成为公众关注的焦点。记者从上海市科委获悉,“量子通信”已经列入科创中心建设“22条”意见确定的重大战略项目,“十三五”科技创新规划也将“量子材料与量子通信”作为重要战略方向作了部署。

自2003年以来,上海在量子科技领域已累计投入近1.2亿元,支持量子方向相关项目200多个。在这一具有前瞻性的布局下,各个领域已冒出不少“尖尖角”,许多技术还是全球领跑。

多项技术支持量子通信卫星率先升空

随着计算能力的提升,基于计算复杂度的经典加密体系终将崩塌,但不依赖于计算复杂性的量子通信是个例外,这是迄今为止唯一被严格证明是无条件安全的通信方式,可以从根本上解决国防、金融、政务、商业等领域的信息安全问题。

4年前,英国《自然》杂志曾经这样描绘我国在量子通信领域不可思议的发展速度———“中国用了不到10年的时间,由一个不起眼的国家发展成为现在的世界劲旅,将领先于欧洲和北美”。而这些年,我国量子科技的发展还在“提速”。如果量子科学实验卫星发射成功,我国将成为第一个实现卫星和地面之间量子通信的国家。

科技部973青年项目首席科学家、中国科技大学教授张强透露,我国点对点光纤远距离量子保密通信距离已经突破400公里,在此之前世界纪录是300公里。今年年底,我国还将建成连接北京上海的高可信、可扩展、军民融合的2000公里光纤量子保密通信骨干网“京沪干线”,建成后将是基于可信中继的世界最长的量子通信干线。

“未来5到10年内,我国有望建成天地一体化的量子通信网络,实现全球量子化通信。”张强说。

多点发力带动整个量子科技领域发展

作为面向下个世纪的科学,量子科技绝不局限在通信领域。上海交通大学物理与天文系特别研究员金贤敏说,如果你不能忍受止步于此的计算能力,你必须关注量子科技。按照摩尔定律,芯片元件的尺寸在不远的未来将达到经典物理极限,各种量子效应会显现出来并最终成为微尺度下的普遍行为。

损耗是量子计算中的“兵家必争之地”,“在量子损耗上,我们已经做到世界最好。”金贤敏说。芯片化集成化是量子计算真正迈向实用化的研究热点和战略方向,用他们的飞秒激光技术刻一个1600个光子波导光源组成的光子芯片,只需3小时,如果用牛津大学的装置做一个同样实验,需要半年。

华东师范大学精密光谱科学与技术国家重点实验室有“三高”:高分辨、高灵敏和高精度,这样基于量子力学原理的精密测量能帮助我们验证如重物附近时间流逝变慢等爱因斯坦百年前提出的预言。该实验室主任吴健说:“有些实验全世界只有我们能够呈现。”最近,吴健团队还自主研制了一套分子多维精密测控平台,以前做实验要出国找设备,有了这个研究平台,已经有好几个国外知名课题组慕名跑到上海来了。

2013年,复旦量子调控实验室在国际上率先发现了单原子层的新材料黑磷,这是一种电子移动速度堪比石墨烯的半导体材料,复旦大学物理系教授吴施伟说,这一发现为后硅基时代新型电子元器件的发展做出前瞻性布局。

更重要的是人才培养

伴随量子科技发展而涌现的,还有一批年轻的“当家人”。

上海微系统所博士、助理研究员李浩今年只有30岁,但他已是继NASA之后,首次完成基于超导单光子探测技术的卫星激光测距的人,而且在850纳米波段首次实现光敏面50微米探测效率80%的超导纳米线单光子探测器。

多年来,上海市科委通过基础研究项目、上海市自然基金、科技人才计划等,在量子科学领域布局了一批项目、支持了一批人才。吴健正是从启明星、东方学者、国家杰青,一步一步成长为全国最年轻的国家重点实验室主任。

记者注意到,在今年上海市自然基金设立的专门针对40岁以下年轻人的探索类板块中,有4个方向,其中之一就是量子调控。“我们希望有源源不断的后备力量充实量子队伍,我们可以越走越远。”上海市科委基础研究处处长陈馨说。

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