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上世紀(jì)初，量子理論開(kāi)啟第一輪量子革命，誕生出半導(dǎo)體、激光、核能源等諸多尖端技術(shù)，驅(qū)動(dòng)人類全面邁入信息時(shí)代。
當(dāng)前，第二次量子革命來(lái)勢(shì)如潮，量子通信、量子計(jì)算和量子測(cè)量方興未艾，突破性、顛覆性成果頻出。
量子科技產(chǎn)業(yè)化迎來(lái)機(jī)遇期。2023年12月，中央經(jīng)濟(jì)工作會(huì)議提出，開(kāi)辟量子、生命科學(xué)等未來(lái)產(chǎn)業(yè)新賽道。
市場(chǎng)機(jī)構(gòu)預(yù)計(jì)，2023年至2028年，全球量子產(chǎn)業(yè)規(guī)模年平均增長(zhǎng)率將達(dá)到44.8%，到2035年產(chǎn)業(yè)總規(guī)模有望升至8117億美元。
未來(lái)已來(lái)，湖北如何競(jìng)逐量子產(chǎn)業(yè)新賽道？連日來(lái)，湖北日?qǐng)?bào)全媒記者進(jìn)行了深入探訪。
“量”產(chǎn)多項(xiàng)領(lǐng)先成果，躋身全國(guó)第一梯隊(duì)
5月17日，武漢某科技創(chuàng)新中心的無(wú)塵實(shí)驗(yàn)室內(nèi)，工程師們正為精密的量子器件做下線前的最后檢查。
“在量子密鑰分發(fā)領(lǐng)域，團(tuán)隊(duì)基于自主硅光IP，完成偏振量子態(tài)編碼和解碼芯片開(kāi)發(fā)，性能達(dá)國(guó)際領(lǐng)先水平，相關(guān)芯片器件已實(shí)現(xiàn)小批量供貨。”該中心量子業(yè)務(wù)負(fù)責(zé)人介紹，與傳統(tǒng)算法加密不同，經(jīng)過(guò)量子加密的信息，不僅可實(shí)現(xiàn)“一次一密”“閱后即焚”，還能使竊聽(tīng)者無(wú)處遁形。
小小的量子，緣何擁有如此魔力？
根據(jù)量子理論，量子是最小的、不可再分割的能量單位。在我們?nèi)粘Ｉ畹暮暧^世界里，物體的位置、速度等都可被精確測(cè)算，但在微觀量子世界中，各種物理規(guī)則卻迥然不同。
無(wú)論相隔咫尺光年，兩個(gè)糾纏的量子始終“心有靈犀”；沒(méi)有固定運(yùn)動(dòng)路徑，多狀態(tài)疊加存在，不確定性是量子世界中唯一的確定性……量子物理學(xué)的奇妙魅力，最終也通過(guò)量子技術(shù)，為全球打開(kāi)了通往新世界的大門。
著眼量子科技廣闊的發(fā)展前景，湖北在全國(guó)率先起跑，從原始創(chuàng)新到場(chǎng)景應(yīng)用，量子產(chǎn)業(yè)躋身全國(guó)第一梯隊(duì)。
多年來(lái)，位于武漢的中國(guó)科學(xué)院精密測(cè)量院完成了多項(xiàng)“從0到1”的歷史性突破。該院完成的我國(guó)首臺(tái)鈣離子光鐘，105億年偏差不到一秒，成功在原子頻標(biāo)領(lǐng)域留下濃墨重彩的湖北聲音。
“以自研的量子加密芯片為核心，我們的多款產(chǎn)品正從源頭解決信息安全問(wèn)題。”長(zhǎng)江量子（武漢）科技有限公司副總經(jīng)理柳鵬介紹，其量子安全藍(lán)牙耳機(jī)、量子安全電腦，能自動(dòng)在終端上完成加密和解密，有效防止信息泄露。
量子計(jì)算的優(yōu)越性更令人贊嘆。業(yè)內(nèi)人士透露，同樣是分解300萬(wàn)大數(shù)據(jù)的任務(wù)，目前萬(wàn)億次的經(jīng)典計(jì)算機(jī)，大約需要15萬(wàn)年，而使用量子計(jì)算機(jī)只需1秒。“今年，公司研制的國(guó)內(nèi)首臺(tái)‘100+’比特原子量子計(jì)算原型機(jī)正式發(fā)布，受到業(yè)界廣泛關(guān)注。”中科酷原科技（武漢）有限公司總經(jīng)理湯彪表示。
作為湖北省量子科技產(chǎn)業(yè)的“鏈主”企業(yè)，湖北交投集團(tuán)已在多個(gè)領(lǐng)域深耕。目前，由其承建的湖北省量子通信骨干網(wǎng)總里程已超1700公里，鄂州花湖國(guó)際機(jī)場(chǎng)智慧高速也被打造為全國(guó)首條具備量子保密安全能力的智慧高速公路。
眼下，以光谷為創(chuàng)新極核，湖北已初步形成以量子芯片和元器件、量子保密通信終端、原子鐘、時(shí)空精密測(cè)量?jī)x器等為代表的量子科技優(yōu)勢(shì)產(chǎn)業(yè)鏈，吸引約20家相關(guān)企業(yè)扎根，在光量子、量子精密測(cè)量、原子量子計(jì)算領(lǐng)域具備一定優(yōu)勢(shì)。
穿越“陣痛期”，光谷蓄力打造“量子谷”
盡管產(chǎn)業(yè)化路徑仍在探索，落地應(yīng)用尚處過(guò)渡期，世界各國(guó)在量子科技上的競(jìng)爭(zhēng)卻日趨激烈。
近年來(lái)，美國(guó)、德國(guó)、英國(guó)、韓國(guó)等國(guó)家已宣布為量子技術(shù)開(kāi)發(fā)提供大量資金。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2023年全球用于量子技術(shù)的公共資金比2022年猛增50%以上。
火熱布局的背后，記者走訪時(shí)發(fā)現(xiàn)，也有個(gè)別企業(yè)正在“十字路口”徘徊。
“公司資金鏈出現(xiàn)問(wèn)題，正準(zhǔn)備進(jìn)行重組。”今年初，一家曾經(jīng)的本地領(lǐng)軍企業(yè)按下業(yè)務(wù)暫停鍵。2021年底在接受記者采訪時(shí)，該公司負(fù)責(zé)人曾表示，“下游客戶很單一，為彌補(bǔ)量子產(chǎn)品線上的虧損，我們不得不代工更有銷路的光器件產(chǎn)品。”
另一家承接了公共交通量子通信服務(wù)的公司，同樣在近期終止了相關(guān)業(yè)務(wù)。持續(xù)高企的維護(hù)成本、并不適配的實(shí)際場(chǎng)景、尚難落地的遠(yuǎn)期應(yīng)用，最終令項(xiàng)目在運(yùn)行不到3年后便無(wú)疾而終。
一步慢、步步慢的“緊要關(guān)頭”，該怎樣引導(dǎo)量子產(chǎn)業(yè)穿越“陣痛期”？
2023年11月15日，湖北省政府新聞辦召開(kāi)發(fā)布會(huì)，提出推動(dòng)光谷量子化，依托武漢光谷打造“量子谷”，深化與合肥、上海、北京等地量子科技產(chǎn)業(yè)協(xié)同、錯(cuò)位競(jìng)爭(zhēng)。
“這一決定恰逢其時(shí)。”業(yè)內(nèi)人士表示，量子技術(shù)并不是對(duì)傳統(tǒng)技術(shù)的全然替代，而是新一輪的融合提升，“湖北有著大好機(jī)會(huì)。”
他分析，光谷“獨(dú)樹(shù)一幟”的光電子信息產(chǎn)業(yè)，能為量子產(chǎn)業(yè)提供強(qiáng)力的上游技術(shù)支撐，下游高端裝備制造、生物醫(yī)藥等行業(yè)的需求，則可為相關(guān)成果提供廣泛的應(yīng)用場(chǎng)景，同時(shí)全國(guó)少有的技術(shù)人才積淀，厚積了產(chǎn)業(yè)躍升的潛力。
錯(cuò)位競(jìng)爭(zhēng)，提速“量子+”產(chǎn)業(yè)
2023年，湖北省、武漢市先后發(fā)布加快發(fā)展量子科技產(chǎn)業(yè)三年行動(dòng)方案，力爭(zhēng)用三年時(shí)間，打造全國(guó)量子科研高地、產(chǎn)業(yè)高地。
宏觀政策引導(dǎo)之下，湖北如何從細(xì)處入手、實(shí)處發(fā)力？
“量子科技同時(shí)兼具不確定性和顛覆性，在中央和省市支持下，需要我們敢于嘗試并找到適合自身發(fā)展的路徑。”武漢量子技術(shù)研究院院長(zhǎng)助理、研究員韓玄建議，量子精密測(cè)量是目前最接近實(shí)用化、產(chǎn)業(yè)化的量子產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域，而武漢是我國(guó)精密測(cè)量物理的策源地，在量子精密測(cè)量領(lǐng)域具有典型的先發(fā)優(yōu)勢(shì)，可加速完善相關(guān)產(chǎn)業(yè)鏈。
在光量子芯片、量子激光雷達(dá)、量子材料等方面，武漢大學(xué)具備深厚的研究基礎(chǔ)并取得一系列重要研究成果。在原子鐘、原子重力儀、原子量子計(jì)算等基于原子的量子科技方面，中國(guó)科學(xué)院精密測(cè)量院同樣產(chǎn)出頗多。在量子精密測(cè)量、里德堡原子量子計(jì)算、量子物態(tài)等諸多領(lǐng)域，華中科技大學(xué)有多項(xiàng)領(lǐng)先成績(jī)。
經(jīng)由高校研發(fā)團(tuán)隊(duì)、新型研發(fā)機(jī)構(gòu)及企業(yè)的合作孵化，一系列漢產(chǎn)“量子+”成果迅速打開(kāi)市場(chǎng)。
基于量子精密測(cè)量所發(fā)明的原子鐘，可為北斗衛(wèi)星實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)導(dǎo)航。原子重力儀，可為資源勘探、地質(zhì)災(zāi)害預(yù)警等領(lǐng)域提供幫助。量子激光雷達(dá)可為環(huán)保監(jiān)測(cè)、氣象預(yù)報(bào)提供重要參數(shù)。
開(kāi)放場(chǎng)景的打造同樣重要。《湖北省加快發(fā)展量子科技產(chǎn)業(yè)三年行動(dòng)方案》提出，要實(shí)施場(chǎng)景應(yīng)用示范工程、產(chǎn)業(yè)融合發(fā)展工程，打造“量子+科技”城市、“量子+新基建”基礎(chǔ)設(shè)施、“量子+智慧交通”、“量子+金融安全”、“量子+綜合PNT（綜合定位、導(dǎo)航與授時(shí)）”等五大應(yīng)用場(chǎng)景，推進(jìn)“量子+新能源與智能網(wǎng)聯(lián)汽車”“量子+生命健康”“量子+高端裝備”“量子+電子信息”“量子+北斗”“量子+電力電網(wǎng)”等現(xiàn)代化產(chǎn)業(yè)融合發(fā)展。
“成立近兩年來(lái)，有賴于地方支持與產(chǎn)業(yè)合力，武漢量子技術(shù)研究院已產(chǎn)出多項(xiàng)重要研究成果，成為國(guó)內(nèi)量子產(chǎn)業(yè)界重要的轉(zhuǎn)化平臺(tái)。”韓玄說(shuō)，瞄準(zhǔn)量子科技核心關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)、量子工程示范應(yīng)用和科技成果在鄂轉(zhuǎn)化，提速“量子+”產(chǎn)業(yè)開(kāi)花，還需要“政產(chǎn)學(xué)研金服用”等多方共同努力，特別是產(chǎn)業(yè)政策、產(chǎn)業(yè)基金的支持和應(yīng)用場(chǎng)景的牽引。
好風(fēng)憑借力，湖北量子產(chǎn)業(yè)正青云直上。