美大学校长:量子技术竞赛中国领先 美需奋起直追

2018年05月26日 21:57:00 来源:中国新闻

  原标题:美大学校长撰文:量子技术竞赛中国已经领先 美需奋起直追

  众所周知,量子科学很难掌握,但其重要性在于,利用量子物理学,它能够以可能十分有力的新方式操控原子和亚原子粒子。例如,当今计算机的速度和能力受限于执行其功能的晶体管。这是因为,简单来说,晶体管就是通断开关,控制着电子在计算机中的流动(通常以0和1或“比特”来表示)。

  但量子计算有望依靠量子物理的特点提供一种克服这种局限的办法。具体地说,量子计算机中的比特可以同时处在多个状态,能够在遥远距离外瞬间相互影响,并且能同时充当粒子和波。这些新的比特被称作量子比特,它们带来了以比传统计算机快得多的速度处理数据的潜力。

  这种技术带来了巨大的希望。它可以让我们之间的沟通变得比以往任何时候都更快、更准确并且更安全,这不仅将应对未来的安全挑战,而且将为包括密码破译、网络安全和气候模型构建在内的一切带来彻底变革,并开辟医学和材料科学的新领域。

  不管谁先获得这项技术,都将有能力令传统防御系统和电网陷于瘫痪,并操控全球经济。阻止这种行为的最可靠办法就是赢得这场竞赛。

  中国已经将“墨子号”卫星送入轨道。利用量子通信技术,这颗卫星去年成功从太空发送了“不可破译”的密码。

  相较于中国的投资,截至2016年,美国的量子技术研究每年受到的政府资助仅有3亿美元。

  1958年,也就是苏联人造卫星的发射令美国震惊并促使其采取行动的第二年,以今天的美元计算,美国国家航空航天局获得的最初年度预算不到8亿美元。到1962年,在美国再次居于第二(这一次是在载人航天竞赛中)之后,该局的预算增加至逾100亿美元。美国从此一往无前。

  如果在量子技术竞赛中出现类似的失败,这将难以克服。要想居于领先地位,美国需要立即投入资金,支持量子加密、量子计算和量子通信等领域的进展。

  一些领域的研究已在进行,但还不深入。美国国家科学基金会将量子技术列为十大想法之一,并在安全通信研究方面投入了数百万美元。国家情报总监办公室下属的美国情报高级研究计划署前不久选中了我所在的加利福尼亚南部大学,让它来领导一个由多家机构组成的联合团队,负责建造和测试100量子比特的量子机器。目前正在使用的最大量子计算机是由谷歌公司建造的。

  其他机构也正在这一领域取得重要突破,包括哈佛大学和马里兰大学。但如果我们的国家像20世纪中叶对待航天和防务那样重视量子研究,这些努力将只是一个分水岭。

  像那时一样,学术界、政府和私营部门之间的重要伙伴关系可以打造我们在量子时代取得领导地位所需的人力资本。

  但如果我们不采取适当的行动,那么在一个由技术驱动的世界中,美国的优势地位将无法持久。

在河北兴隆观测站,“墨子号”量子科学实验卫星过境,科研人员在做实验。 新华社记者 金立旺 摄

张建利

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