15年打造天地一体量子互联网 量子称霸指日可待
量子信息科学的一大重要应用就量子计算。有专家评论，当量子计算机发展到50量子位的时候，就能实现“量子称霸”，“碾压”世界上任何传统计算机。5日，在由中国科技新闻学会主办的“2016年中国科技传播论坛”上，中科院院士潘建伟认为，第一次“量子称霸”将会成为物理学和计算机科学的里程碑，“虽然目前不能说出确切的时间，但应该为时不远”。据科技日报11月6日消息，会上，潘建伟详解中国量子计算研究的时间表：计划5年之后，实现50个量子比特的相干操纵，计算潜力将超越今年6月世界运算速度排名第一的超级计算机“太湖之光”；用15年左右时间，构建天地一体的有量子通信安全保障的未来互联网，即量子互联网。
他补充说，将用10年或更长时间造出专用量子计算机，应用于人工智能、大数据分析、信息提取等特殊领域。
在经典计算机中，每个比特都只有0和1这两种状态。但在量子计算中，每个比特可以处在0和1的叠加状态上，一旦操纵的量子数目增多，它就会以指数增长的形式来提升运算速度，有并行运算的能力。例如，求解10的24次方变量的方程组，用“太湖之光”需要100年左右计算时间，但用万亿次的量子计算机大概只需0.01秒。
“构造小网络做量子计算机是该领域研究者努力的方向。”潘建伟介绍，目前，IBM、谷歌、微软和中国的研究小组都致力于量子计算机的研发。
潘建伟说，计划5至10年完成100个量子比特甚至几百个量子比特的相干操纵。“如果达到100个量子比特的相干操纵，对某些特定问题的求解速度就能达到2的100次方，这是目前全球计算能力总和的百万倍。”
潘建伟透露，目前，也将量子技术同步推广于潜艇自主导航等。他说，如果潜艇出海使用传统导航技术，潜行100天的话，（由于在海下无法同步校准），误差将达到几百公里；但若利用成熟的量子精密测量技术，潜行百天后，误差会小于1公里。
在量子通信方面，据介绍，目前在建的“京沪干线”项目光纤长度约2000公里，计划于2016年底建成，将连接北京、上海等城域网络，将通过技术验证等，实现网上银行数据远程灾备、金融机构信息数据采集等应用示范。8月发射的中科院量子科学实验卫星“墨子号”，将实现高速星地量子秘钥分发、星地量子纠缠分发和千公里级的空地量子隐形传输。“目前，已建立起星地信道，为后期实验打下基础，以便最后形成天地一体的量子通信网络。”潘建伟说。
我国创量子通信新世界纪录 量子保密领域获突破
据新华社消息，从中国科学技术大学了解到，该校潘建伟、张强、陈腾云与清华大学王向斌以及中科院上海微系统所等单位合作，近期在国际上首次实现超过４００公里抵御量子黑客攻击的测量设备无关的量子密钥分发。国际物理学权威学术期刊《物理评论快报》日前发表了该成果，称赞其“为量子密钥分发和量子通信最远传输纪录”。
据介绍，量子密钥分发可以为分隔两地的用户提供无条件安全的共享密钥。从１９８４年国际上首个量子密钥分发协议（ＢＢ８４协议）提出以来，增加安全通信距离、提高安全成码率和提高现实系统安全性，成为开发实用性量子密钥分发的三大目标。
近年来，中科大潘建伟研究组围绕这三个目标取得了一系列国际领先的成果。他们于２０１３年首次实现测量设备无关的量子密钥分发，彻底解决了针对探测系统的黑客攻击，２０１４年又将安全通信距离拓展至２００公里。
今年以来，潘建伟研究组进一步通过发展稳定的双光子干涉技术和系统长时间稳定技术，采用清华大学王向斌教授发展的４强度优化理论方法，结合中科院上海微系统所尤立星研究员研制的高效低噪声超导纳米线单光子探测器，成功地将测量设备无关的量子密钥分发安全传输纪录拓展至４０４公里超低损耗光纤和３１１公里普通光纤距离，创造了光纤传输距离新的世界纪录，推动兼顾安全和实用的远距离量子通信发展。
该实验得到《物理评论快报》审稿人的高度评价，称其“是一个杰出的成就”，“打破ＢＢ８４协议下单光子源的传输终极极限”。
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