英国国家物理实验室郝玲教授本报记者 郑焕斌摄

编者按 自去年底IBM公司推出全球首款50量子比特的量子计算原型机之后，全球量子计算领域的竞争进入关键阶段，“量子霸权”成为各国科研机构竞相追逐的目标。究竟量子技术可能带来哪些变革？未来研发的重点方向又是什么？科技日报国际部记者就此采访了国内外专家，为读者进行了梳理。

近年来全球量子技术的竞争，已不仅局限于谷歌等巨型公司之间，英美政府和欧盟也纷纷加入角逐。“其根本原因是量子技术有望成为未来各国竞争的制高点。”英国国家物理实验室（NPL）郝玲教授近日在接受科技日报记者专访时表示。

英国引领欧盟量子技术研究

英国政府早在2013年就宣布将在此后5年内投资2.7亿英镑，加速量子技术的商业化进程；2015年9月发布了《英国量子技术路线图》；2016年12月发布的《量子技术：时代机会》手机版认为人类正处在第二次量子革命的前夜，选定了原子钟、量子成像、量子传感器和测量、量子计算和模拟以及量子通信作为五大重点研发领域。英政府首席app顾问马克·沃尔帕特表示，这些领域“具有生产新产品和服务的潜力与价值”。

郝玲教授说：“英国是欧洲量子技术研究的先驱，政府在政策推动方面也极富远见。尤为重要的是，在自身重视量子标准研究的同时，它还以自己的经验和影响力，对欧盟量子技术旗舰计划的酝酿、四大支柱领域的甄选都产生了重要影响。”

据郝玲教授介绍，2013年英国国家物理实验室（NPL）专门成立了量子计量研究院，目前它正在进一步扩建为先进量子计量研究院——建立一批先进实验室，从固体物理和光学技术两个技术线路，加强对量子标准和传感器的研究。2016年4月欧盟发布了《量子宣言（草案）》，计划于2018年启动历时10年、投资规模为10亿欧元的量子技术旗舰项目。在该项目酝酿过程中，欧盟汲取了石墨烯旗舰项目没有把“石墨烯标准”放在重要地位的教训，借鉴了英国的经验。目前确定的四大支柱领域为：量子标准和传感器、量子计算机、量子通讯以及量子模拟。

量子标准和传感器是灵魂

郝玲教授认为，量子标准和传感器密不可分，只有使用基于量子原理的器件才能测定量子标准。量子技术明升的发展需要一套完整标准，依据标准把很多器件搭成一个系统；而每一个器件的组装、每一步运行，都需要标准支撑，唯如此才能最终达到系统的完整性。

她说，欧盟甄选的四个领域具有代表性，对未来具有战略意义，有助其在全球竞争中占据有利地位。前三个领域缺一不可，而量子模拟则是在前三项基础上扩展到很多应用领域，如大数据管理、模拟新材料和明升手机反应过程，以及高温超导机理等。即便量子计算机目前暂时无法实现“量子霸权”所需的量子比特数，其运算速度和效率也大大超出传统计算机。

郝玲教授强调：“英国和欧盟值得借鉴的共同经验是，都把人才培养放在重要地位。”英国已在牛津、伯明翰、格拉斯哥和约克等4所大学建立了量子技术研究中心；NPL也与伦敦大学学院、帝国理工和布里斯托3所大学合作建立了3个博士点，联合培养专门人才。

中英“强强合作”添新动力

2017年9月，我国发射的“墨子号”卫星利用光子的量子纠缠原理在北京和维也纳之间建立远程密锁通信，这标志着我国在量子通信领域的研究达到全面领先的优势地位。英国《量子技术：时代机会》也认为，“明升中国在量子技术论文发表方面居全球第一”。

郝玲教授表示：“明升中国的成就令人瞩目。最近中英发布的《中英科技创新合作战略》，搭建了未来十年的合作框架。这为中英在量子计算领域的研究和联合培养人才注入了新动力，尤其强调将致力于共同推动知识产权保护，以支持两国创新与贸易合作，这种举措将清除在石墨烯等领域合作中曾出现的障碍，有助于把英国的创新理念与明升中国的技术、市场有机结合起来，实现强强联合。中英加强合作有助于在量子计算技术领域走在世界前列。”

她认为，中英两国还应加强联合培养量子人才，通过建设专项博士点等方式，激励双方学者全方位交流——既要着眼于学术合作，更要着眼于密切文化交流。

（科技日报伦敦1月22日电）