中共中央政治局10月16日下午就量子科技研究和應用前景舉行第二十四次集體學習。

正如習近平總書記強調(diào)，要充分認識推動量子科技發(fā)展的重要性和緊迫性，加強量子科技發(fā)展戰(zhàn)略謀劃和系統(tǒng)布局，把握大趨勢，下好先手棋。

量子力學是人類探究微觀世界的重大成果。量子科技發(fā)展具有重大科學意義和戰(zhàn)略價值，是一項對傳統(tǒng)技術(shù)體系產(chǎn)生沖擊、進行重構(gòu)的重大顛覆性技術(shù)創(chuàng)新，將引領(lǐng)新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革方向。

要加快基礎(chǔ)研究突破和關(guān)鍵核心技術(shù)攻關(guān)。量子科技發(fā)展取決于基礎(chǔ)理論研究的突破，顛覆性技術(shù)的形成是個厚積薄發(fā)的過程。

量子科技的基礎(chǔ)是量子力學

量子力學最重要的特征，是它的描述是概率性的。在我們?nèi)粘Ｉ�活中，也使用概率的說法。比如扔骰子，每個面朝上都有可能，概率大概為1/6。但是這種概率是基于對細節(jié)的忽略。如果我們知道骰子運動的力學細節(jié)，原則上就可以預言每次扔骰子的結(jié)果。而在量子力學中，概率是實質(zhì)性的。關(guān)鍵在于，我們使用的最基本的概念是“概率的開方”，稱作波函數(shù)或者概率幅，比概率信息更豐富。德布羅意所說的物質(zhì)波本質(zhì)上就是波函數(shù)。因為是一種波，所以有干涉效應，兩種可能性疊加的概率不一定是原先兩個概率相加。

量子力學建立以后，成為整個微觀物理學的理論框架，取得一個又一個的成功。比如解釋了化學中元素周期表、化學反應、化學鍵、分子的穩(wěn)定性等等，都是在電子和原子核的電磁力作用下，由量子規(guī)律所導致。所以狄拉克在1929年就說：“整個化學所依賴的物理定律已經(jīng)完全知道了。”

量子力學也在幫助我們理解宇宙。宇宙跨越各種尺度，從最小、最微觀的基本粒子到原子分子，再到可以看見的宏觀世界，到天體，到整個宇宙。從光到基本粒子，到原子核，到原子、分子以及大量原子構(gòu)成的凝聚態(tài)物質(zhì)，量子力學都起了重要的作用，也因此成為現(xiàn)代技術(shù)的基礎(chǔ)。

在微觀的尺度上，電磁力和弱相互作用（主宰中子衰變?yōu)橘|(zhì)子從而導致放射性）已經(jīng)統(tǒng)一為電弱相互作用，這是量子場論（量子力學與相對論相結(jié)合）的成功。在更微觀的尺度上，電弱相互作用可能與強相互作用（將夸克結(jié)合為核子的力量）統(tǒng)一，但是還沒有成功。在更加微觀的尺度上，它們還可能與引力統(tǒng)一。這些統(tǒng)一問題依賴于量子力學，都還沒有解決。其他的未解之謎，比如暗物質(zhì)和暗能量，答案可能也要依賴于量子力學。

很多天體物理過程，例如太陽這樣的恒星發(fā)光，白矮星和脈沖星的存在，以及宇宙背景輻射，都是因為量子力學規(guī)律。太陽發(fā)出的中微子到達地球時，一部分變成其他類型的中微子，這本質(zhì)上就是量子概率幅的振蕩。

整個宇宙起源于大爆炸，然后一直膨脹。所以在宇宙誕生的早期，宇宙就像一鍋基本粒子的湯，受量子力學支配，它決定了我們的宇宙中有多少氫和氦。后來重原子核在恒星中的合成也是量子力學決定的。大尺度上，我們的宇宙中有星系結(jié)構(gòu)。追根溯源，宇宙結(jié)構(gòu)的形成是因為最初量子力學導致的漲落，這是量子力學的概率本性決定的。我們常說的終結(jié)問題——為什么有宇宙存在，而不是什么也沒有？這也需要用量子力學去尋找答案，不管能不能找到。

量子力學帶來了豐富的科學技術(shù)

各種材料的物理性質(zhì)在很大程度上是材料中電子的量子力學行為決定的。比如導體和絕緣體的區(qū)別、磁性的起源、超導電性的原因等。

量子力學帶來了非常豐富的科學技術(shù)應用，也將深刻地改變了我們?nèi)祟惿鐣�的文明進程。例如，它讓我們擁有了新的能源——來自原子核的能量，也讓我們能夠更有效地利用太陽能。

量子密碼和量子隱形傳態(tài)都屬于量子信息，量子信息的另一個重要課題是量子計算。我們目前用的計算機雖然硬件上用到了半導體，用到了量子力學，但是它的計算邏輯沒有用到量子力學，因此叫做經(jīng)典計算機。如果量子計算機能造出來的話，它就能夠有效地找到任何一個大數(shù)的因子，計算速度會比經(jīng)典計算機要快得多。

量子力學為信息革命提供了硬件基礎(chǔ)。激光、半導體晶體管，芯片的原理都源于量子力學。量子力學也使得磁盤和光盤的信息存儲、發(fā)光二極管、衛(wèi)星定位導航等新技術(shù)成為可能。

從x射線到電子顯微鏡、正電子湮沒、光學和核磁共振成像等等，量子力學為材料科學、醫(yī)學和生物學提供了分析工具。

量子科學技術(shù)新領(lǐng)域

近年來，基于對單個量子態(tài)的操控，量子科學技術(shù)又出現(xiàn)了新的方向和新的領(lǐng)域，正在迎來量子革命的第二次高潮，也可以說第二次量子革命。一個重要的例子就是量子信息和量子計算。

量子計算機對于解決某些計算問題具有巨大威力。量子計算就是巧妙地操縱量子疊加態(tài)，用量子力學原理作為計算邏輯，超出了經(jīng)典計算使用的布爾代數(shù)的范疇。我們目前用的計算機雖然硬件上用到了半導體、用到了量子力學，但是它的計算邏輯沒有用到量子力學，因此叫做經(jīng)典計算機。

量子力學的基本原理顯示，量子疊加態(tài)中的每一個基本狀態(tài)都在演化。所以一種說法是，量子計算過程實現(xiàn)了量子并行。通過巧妙地設計操作疊加態(tài)的演化過程，能夠快速解決某些計算問題，比如因子化問題——兩個整數(shù)相乘，不論這兩個整數(shù)多大，經(jīng)典計算機很快找到乘積；但是如果反過來，只要這個乘積不是偶數(shù)，經(jīng)典計算機就不能有效地找到它的因子。“有效”的意思是說，計算機花費的時間或者資源是這個整數(shù)的二進制位數(shù)的有限冪次（1次方，2次方，如此等等）的組合。如果量子計算機能造出來的話，它就能夠有效地找到任何一個大數(shù)的因子。也就是說，在量子信息和量子計算中，軟件也是由量子力學提供。

量子力學中還存在尚未完全解決的基本問題。比如服從經(jīng)典規(guī)律的系統(tǒng)都是由服從量子規(guī)律的微觀粒子組成的。那么一個系統(tǒng)在什么情況下服從量子規(guī)律？什么情況下服從經(jīng)典規(guī)律？二者邊界在哪里？我們還不完全清楚。綜上所述，從基礎(chǔ)到應用，科學家需要繼續(xù)量子革命，大力發(fā)展量子科技。

市場有不法商家亂用量子概念行騙

最近幾年，“量子”一詞頻繁出現(xiàn)在人們的生活中，近期更是火熱。公眾也經(jīng)常聽說量子科技的最新進展，一些研究領(lǐng)域在各方面也更突出量子元素。這體現(xiàn)了量子科技的重要。

但是，因為量子之熱，社會上也出現(xiàn)了亂用“量子”概念或名詞，乃至用“量子”一詞行騙的情況，不是真正的量子科技。

有一些人胡亂聯(lián)系宏觀量子效應，是荒唐的，因為宏觀量子效應需要特殊的條件，通常情況下不能滿足。市場上還有商家假借量子科技來推銷商品，消費者不要上當受騙，因為微觀的量子規(guī)律與這些商品的特性沒有直接關(guān)系。