世界首顆量子科學實驗衛星“墨子號”、世界首臺單光子量子計算機....。.近年來，隨著中國量子科技的發展，“量子”這個神秘的概念逐漸走進公眾視野。

與此同時，這一象征著新一輪科技革命的前沿領域，也吸引不少全球主要經濟體競相從頂層設計、戰略投資、人才培養等層面下“先手棋”。那么，什么是量子科技，為何它如此重要?量子科技又有哪些潛在應用前景?

什么是量子科技？

量子科技，顧名思義，即圍繞量子研究衍生的科學技術。從現代物理學發展史看，量子有關概念的提出最早可追溯到19世紀末至20世紀初。

彼時，一些歐洲物理研究者認為，從牛頓力學到熱力學、電磁理論，人類的“物理學大廈”已全部落成，鮮有展開研究的余地。但隨著德國物理學家馬克斯·普朗克在1900年提出了量子理論，經典物理學迎來了一場影響深遠的革命。最終，量子理論與相對論一起，構成了現代物理學兩大支柱。

根據量子理論，量子是最小的、不可再分割的能量單位，研究量子即研究物質世界微觀粒子運動的規律。但有意思的是，量子的狀態和位置可謂變化莫測，甚至還有些“違背常理”，如著名的難知死活的“薛定諤的貓”即一典型實驗。

百余年來，基于量子理論，核能、激光、半導體、芯片等科技得以問世，進而發展出計算機、互聯網、手機等人類社會的重大應用。而近年來，量子領域的新發現、新理論、新技術如雨后春筍般涌現，更預示著量子領域已進入加速發展的新浪潮。

量子科技為何如此重要？

針對近年來量子領域的迅速發展，中國科學院院士郭光燦曾強調，未來圍繞量子通信、量子計算和量子測量三大領域展開的創新應用將是關鍵。

業界觀點普遍認為，量子應用具有顯著優勢：量子通信可在理論上做到通信的絕對保密;量子計算可實現運算的指數級增長，幾秒鐘即可破解傳統計算機需數萬年才能破解的復雜密碼;量子測量可達到原子量級，而傳統測量技術最小只能探測到微米量級....。.

在新技術前景的推動下，全球主要經濟體都在競相出臺量子科技發展戰略，并將其視為搶占經濟、軍事、安全等領域全方位優勢的戰略制高點。

2018年，美國通過《國家量子計劃法案》，制定量子科技長期發展戰略，并斥資12.75億美元開展量子信息科技研究等;同年，歐盟為期10年的10億歐元“量子旗艦計劃”也正式啟動。俄羅斯也不甘落后，于2019年通過了國家量子技術發展路線圖，其提議的計劃總預算為511億盧布。此外，日本、英國、新加坡、澳大利亞等國亦雄心勃勃，已陸續推出量子技術發展戰略計劃。

量子科技進入“商業化前夜”？

刻下，“量子概念”正處在時代“風口”。從當前有關研究進展看，盡管量子科技離進入大規模普及還有很長一段路要走，但相關前景廣闊。

以量子計算為例，根據國際數據公司(IDC)預測，到2027年，全球量子計算市場規模將達到107億美元，與2017年相比，10年內增長超過40倍。波士頓咨詢公司預計，到2030年，量子計算市場的潛力將超過500億美元。

從應用前景上看，量子計算有望在研發新藥、破解密碼、能源勘探、氣象預報、金融分析以及人工智能等領域大顯身手。量子通信方面，信息系統的安全性將大幅提升，同時，隨著量子通信帶寬的增加以及網絡覆蓋的加深，量子互聯網，以及基于圖片、視頻、虛擬現實(VR)等傳輸形式的應用將出現。量子測量則可以在地形測繪、醫學檢驗、傳感器等領域發揮重要作用。

值得一提的是，當前中國量子技術研究已在全球版圖中占據重要位置。尤其在量子通信，中國已基本處于國際領先水平。但也應看到，中國量子科技在支撐設備、關鍵核心元器件等仍存在不少短板。對此，中國官方亦在持續加碼相關投入，并將量子科技納入“十四五”乃至更長時期里重點布局的前沿科技領域。

可以預見，隨著全球主要經濟體“量子計劃”的戰鼓相繼敲響，在時代風口、國家政策、資本等多重助力下，量子科技大規模應用推廣或許就在不遠的將來。(作者 劉亮 張穎)