中国量子再突破 量子技术:科技发展关键变量

中国量子再突破 量子技术:科技发展关键变量

著名军事战略专家 东方

量子技术—引领新一轮科技变革

文/东方

量子技术是具有颠覆性的战略前沿技术,也是新时代信息领域的核心技术,属于未来世界主要国家间科技实力综合竞争的主战场之一。从大数据、互联网、人工智能、智能手机、卫星定位与导航、自主学习技术、安全保密技术等等,量子技术无处不在,都有着很强的关联性。微观世界里奥妙无穷的小小量子,从深海、陆地、空中、太空等延伸,向着其他多学科领域不断扩展,展望未来量子技术必将引发现代科技颠覆性发展从而推进人类社会经济、文化、科技以及社会生产力的大幅度提升。习近平主席深刻指出,量子力学是人类探究微观世界的重大成果。量子科技发展具有重大科学意义和战略价值,是一项对传统技术体系产生冲击、进行重构的重大颠覆性创新,将引领新地轮科技革命和产业变革方向。很显然,抢占国际竞争战略高地、打造发展新优势,前瞻布局,找准切入点和突破口,这是我们认知并把握量子技术发展关键。

量子农业:推进绿色食品产业

量子农业技术的广泛应用,正在帮助寻找到食物原有味道,以有效保障食品安全;恢复土壤生态,这是实现粮食作物安全,护佑人类身体健康的基石。量子农业技术区别于化学农业和基因农业,强调对自然的修复和回归,追求的是绿色环境和自然、天地人和的和谐平衡。量子技术被运用到种籽处理、产量增进、口感改善等方面。传统化学农业的施肥方式,虽然会在短期内获得较大的产量收益,但长期使用会破坏环境系统的生态平衡,从根本上说是得不偿失的。量子农业技术通过自身所具备的能量场来促进各种农作物的生长,这不仅不会破坏环境系统,而且可以在很大程度上改善环境系统。发达国家常用的方式是对农场的灌溉设备进行量子植入,让农业用水由大分子团变为小分子团,并携带量子能量,不仅更易被农作物吸收,还可以提高传统化肥的吸收利用率。在培育过程中,量子能量可直接改善种籽胚芽的发芽率、成活率,让农作物在施肥少的同时,苗茎还可以更加茁壮的成长,降低投资成本并提高产量。现代畜牧、水产养殖中因需要对产品的疾病进行防治,大量的饲料添加剂和药物化学残留在动物体内,食用过程中对人体存在毒害作用。量子植入技术可以应用到养殖业的饲料、供水设备中,动物饲养之后,量子能量的高频共振特性可以剥离动物体内残留毒垢,随新陈代谢排出体外,使动物体携带的毒素大大减少,大大提高食品安全性。

量子制造:助力工业智能升级

现代智能装备是在传感技术、网络通信技术、自动化技术和人工智能基础上,通过感知、人机交互、决策、执行和反馈这样一个闭环系统,实现产品设计、制造和企业管理及服务的智能化,是信息技术与制造技术的深度集成与融合。量子理论揭示了微观物质世界的基本规律,为原子物理学、固体物理学、核物理学和粒子物理学奠定了理论基础。随着技术的不断发展,已经涌现出许多新颖、实用并具有巨大应用潜力的量子技术,其中包括量子时钟、量子成像、量子传感和测量、量子计算等。这些新的量子技术提供的性能或解决方案一旦成熟,将迎来“更高层次的量子技术革命”,并给整个社会带来强烈冲击。量子力学离我们并不遥远,它的研究成果已经进入了人们的生活。基于半导体技术的各种电子学,光电子学器件如计算机、太阳能电池、手机等,都是在利用量子力学理解物质、改造物质的基础上实现的。新的量子技术正从科学实验室走出来,在传感、通讯、信息处理等领域实现前所未有的跨越式发展。在智能制造产业,运用量子技术化解技术难题已成为一种趋势。多项智能制造技术由此获益。机器人与智能制造技术是制造业深入实施创新驱动发展战略的重要引擎,是我国由“制造大国”到“制造强国”跨越的必由之路。机器人与智能制造己成为制造学科前沿研究热点。如何让机器人的思维更活跃,如同人类思维一样灵活多变是研究人员目前正在积极探索,而量子技术为该问题的解决提供了一条有效路径。诺贝尔物理学奖获得者维克切尔就曾表示:“量子能帮助产生更好的艺术。因量子力学基础研究而生的机器人在今后为我们提供服务正在成为现实。”

量子医学:实现疾病精确检测

量子医学是吸取自然科学的最新成果而产生的一门新兴学科,是建立在量子物理学和生物医学的基础上,运用量子力学原理来解析生物体的微弱磁场的变化,进而诊治人体各种疾病及调理亚健康状态的医学。弱磁场共振检测法是一种新兴的快速、准确、无创波谱检测方法,特别适用于药品、保健品疗效对比和亚健康的检查,其检测项目主要有:心脑血管、骨密度、微量元素、血铅、风湿病、肺呼吸道、肾病、血糖、肠胃、肝胆、脑神经、妇科、前列腺、骨病、钙铁锌硒等30 多种检测项目。人体是大量细胞的集合体,细胞在不断的生长、发育、分化、再生等,细胞通过自身分裂,不断自我更新。成人每秒大约有2500 万个细胞在进行分裂,人体内的血细胞以每分钟大约1 亿个的速率在不断更新,在细胞的分裂、生长等过程中,构成细胞最基本单位的原子的原子核和核外电子这些带电体也在一刻不停地高速运动和变化之中,也就不断地向外发射电磁波。人体所发射的电磁波信号代表了人体的特定状态,人体健康、亚健康、疾病等不同状态下,所发射的电磁波信号也是不同的,如果能测定出这些特定的电磁波信号,就可以测定人体的生命状态。量子弱磁场共振分析仪通过手握传感器来收集人体微弱磁场的频率和能量,经仪器放大、计算机处理后与仪器内部设置的疾病、营养指标的标准量子共振谱比较,根据波形分析结果,对被测者的健康状况和主要问题做出分析判断,并提出规范的防治建议。

量子通信:确保信息绝对安全

量子通信技术已从理论层面上为解决物联网安全问题带来希望。量子通信技术,将帮助人类实现信息传递的绝对安全,把测量精度从目前的微米量级进一步提升到千倍、万倍,运用传统计算机需要数万年才能破解的繁杂密码,运用量子技术手段,几秒就可轻而易举的解决。量子通信还具有这样的特性:当有人对量子进行测量或观察时,量子便会改变自身状态。因此,当黑客试图入侵量子通道获取进入系统的密钥时,量子会迅速发生变化,令其无法入内,同时还会通知用户有黑客来袭。随着技术的进步,政府、军方、企业等部门的物联网系统未来均将受益,一个病毒就可摧毁多国网站并造成巨大损失的现象会越来越少。作为新一代通信技术,量子通信基于量子信息传输的高效和绝对安全性,被认为可能是下一代IT 技术的重要支撑,也成为近年来国际科研竞争中的热点与焦点。量子通信不仅可以用于国防领域的保密通信,还可以用于涉及秘密数据传输的各类组织和机构,包括政府、金融、电信、保险、财政等领域和部门,未来应用前景非常广阔。相较于传统通信技术而言,量子通信有着无可比拟的技术优势,其安全性源于量子力学的基本原理。量子力学中的海森堡测不准定理、未知量子态不可克隆定理和非正交量子态不可区分定理,从理论上确保了量子通信过程中的任何窃听行为都将被检测到。量子通信技术具有三大优点:其一,理论上绝对安全保密。量子通信利用单光子量子态不可克隆特性,使得量子信道上任何的监听或复制行为都会被侦测到,无法改变或破坏量子态原始状态,因此,理论上量子通信可实现“绝对安全保密”。其二,超光速传输。量子纠缠理论使得双方量子之间存在“心灵感应”,双方会随着彼此改变而瞬间变化,信息传输时延几乎为零,从而实现超光速传输通信。其三,超空间通信。量子通信不需要借助任何传输媒介,不受任何障碍阻隔,不受距离远近的限制,可以实现“超空间”通信,这种特性使它能够实现人类与太空、深海、极地等空间领域的安全、可靠、持续通信。

量子雷达:隐身目标无处可藏

量子雷达是基于量子“纠缠”、量子“叠加”效应,将量子信息调制到雷达信号中,从而实现目标探测的一种设备。量子雷达将量子信息技术引入雷达探测领域,解决传统雷达在探测、测量和成像等方面技术瓶颈,甚至改变现有战争形态,未来可在国防安全领域中起到至关重要的作用。与传统雷达相比,量子雷达除了具有体积小、功耗低、抗干扰能力强、探测距离远、探测精度高、易于成像和不易被敌方电子侦察设备发现等优势外,尤其在防欺骗、反隐身方面具有极强的能力。量子雷达主要可用于弹道测量和反侦察、防精确打击等方面,传统雷达对隐身目标的探测无能为力,而量子雷达的灵敏度很高,能轻易地探测到隐身目标,而且几乎不可被干扰。将量子雷达应用于未来战场,以隐身飞机为代表的各类隐身目标将无处藏身。

当今,我国在量子技术领域实现了一系列重大突破,引起世界瞩目。诚然,我们应当清醒认识到量子技术领域还有许多“未知王国”,我们必须善于从微观世界,寻找关键变量,从战略规划、政策扶持,到谋篇布局、局部突破,我们都必须坚持创新驱动,不但要强化基础性研究,还要强化核心技术攻关,使量子技术在新时代谱写出加速度全新发展的新篇章。

本文源自头条号:祖国瞭望

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