科普必读三千字让你了解量子科技的前世今生

“量子科技”刷屏社交网络,但是对于大多数民众来说,对于“量子科技”的理解或许依然可以用“遇事不决,量子力学”的段子一语概之。

那么,什么才是量子科技,对于我们的生活,又将会产生什么样的影响?且听电科技一一道来。

事实上,随着科技行业行至拐点,基于量子力学的量子科技不光将深刻影响我们的生活,还因其独特的前沿技术,成为各国决胜未来的赛点。

多年以后,当我们用量子科技解决生活难题时,或许会由衷地感慨一声“当年那些‘弱智’的智能手机,我是怎么能容忍的呢?”

拨开人类头顶上的另一朵乌云

在物理学发展史上,对于“两朵乌云”的探索,成为驱使着我们发展至今的核心力量。

1900年初,对热力学第一、第二定律的建立作出重大贡献的开尔文男爵,在英国皇家学会的新年致辞中,发表了题为《笼罩在热和光的动力理论上的十九世纪之云》的著名演讲。

开尔文

开尔文认为,物理世界已经晴空万里,动力理论可以解释一切问题,人类已经掌握了宇宙几乎全部的真理,唯有黑体辐射和以太理论这两个小问题有待解决。

很快,物理学界就被这两朵乌云搅得人仰马翻,其中黑体辐射这朵乌云就直接引发了一门新理论的诞生,那就是量子力学。从这一理论出发,我们才有了今天的数字化生活,不管是微波炉还是电脑芯片等等万物,皆由量子力学理论幻化而来。

和一百年前一样。当我们以为一切都已经被发现以及发明出来了的时候,其实一个更大的世界已经被叩响了门环,关于量子力学,我们人类刚刚摸到了边缘。

为什么我们要投入重金去研究量子科技,除了探索关乎全人类命运的重大使命,拨开人类头顶上的这朵乌云以外,通过研究它提升我们的科技实力也是当务之急。

上世纪60年代,英特尔联合创始人戈登.摩尔曾敏锐指出,集成电路上可容纳的元器件的数量每隔18月将会翻一倍,产品的性能也将提升一倍。这就是著名的“摩尔定律”。

英特尔联合创始人戈登.摩尔

但是随着人类制造的芯片工艺要求越来越高,一旦芯片中的格栅宽度达到纳米大小时,材料的物理和化学性质将会变质,甚至会发生与经典的半导体理论背道而驰的现象,最终导致芯片不能运行。这也是为什么当我们在突破了7纳米、5纳米制程后,芯片的生产工艺越发难于下探。

英伟达CEO黄仁勋曾在2019年CES大会上说过:“摩尔定律过去每10年增长100倍。而现今,摩尔定律每年只能增长几个百分点,每10年可能只能增长2倍。因此,摩尔定律其实已经失效了。”

英伟达CEO黄仁勋

虽然芯片行业的摩尔定律将要逐步失效,但是其承载的内容去完全与之反向发展。

IDC数据显示,预计到2025年,全球数据规模将扩展至163ZB(1ZB等于1万亿GB),对比2016年所产生16.1ZB数据量翻了十倍。随着网络技术的发展,信息革命的深入,未来这一数字还将保持较高的增速。

华盛顿半导体行业协会的研究报告显示,如果按照科技惯性发展的话,因计算机需求量过于庞大,预计2040年,全球计算机所消耗的电能将超过全球的电力负荷。

由此,我们可以发现,在摩尔定律失效后,经典计算机已经陷入到了发展的瓶颈,基于这种现状,我们急切的需要找到一个更高效的计算工具。

量子科技的双板斧

对量子力学有一定了解的朋友应该都听说过历史上那只赫赫有名的猫:“薛定谔的猫”。

将一只猫关在装有少量镭和毒物的密闭容器里,镭的衰变存在一定概率,如果密闭容器中的镭发生衰变,就会打碎毒物罐子,毒死猫;如果镭不发生衰变,那么猫就可以存活。因为在观测前,我们并不知道镭到底衰没衰变,因此,这时候猫正处于生死叠加态,也就是说,这时的猫既是死的又是活的。

基于这一理论,量子计算机的量子比特既是1又是0,再加上量子纠缠的现象,量子计算机可以同时进行多条线路的并行运算,计算力对比传统计算机将有突破想象的提升。

2019年,谷歌研究人员发论文称,谷歌的一个基于54个量子比特量子芯片开发的量子计算系统,其所花费200秒完成的计算,传统顶级计算机需要1万年才能完成。由此可见量子计算机的计算效率和计算力有多令人颠覆想象力。

幸运的是,由于量子科技不可测性的特征,它在提升算力的同时,也可以为我们带来与之匹配的保密措施,这也就是量子科技的第二大应用场景:量子通讯。

在传统加密传输模式下,我们往往和对方约定一个秘钥,然后给对方发送一个加密的文件,然后对方通过此前预定好的秘钥即可破译该文件,但是如果有其他人也知道了这个秘钥,那么文件也会被破解。

由于量子比特不可预测不可拷贝,应用量子纠缠原理,将一份文件通过A、B两个纠缠的粒子表达,然后将A当做秘钥,把B送往一个地点,接收方如果想要破译该文件必须让A、B再次形成纠缠态方可破译,这种唯一性就大大保证了信息传递的安全。

中国在量子科技上的领先态势

中国在经历了制造层面的工业崛起后,也越发意识到核心科技的重要性,因而开始频频加紧布局量子科技赛道。比如《“十三五”国家科技创新规划(2016-2020)》和《国家长期科学和技术发展规划(2006-2020)》均提到了发展量子科技技术的重要性。与此同时,中国还计划投资100亿美元,在合肥建立量子信息科学国家实验室。

在量子计算领域,2019年底,中国科学技术大学潘建伟团队,在国际上首次实现了20光子输入的玻色取样量子计算,在四大指标上刷新了国际记录,在事实上逼近了美国人所说的“量子霸权”。

潘建伟团队

如果说在计算领域,中国量子科技技术还处于理论阶段,与世界一流水平处于同一水平线的话,那么在通信领域,中国则可以说是领跑世界。

墨子号

之所以在其他世界各国“纸上谈兵”的时候,中国就可以率先实现量子技术应用,牛津大学教授埃克特认为,“这一领域的进入门槛很高,唯有依靠国家级的实体才能支持,而中国恰恰在量子技术方面投入了巨额的资金”。

埃克特还表示:“谁控制了信息,谁就控制了世界。”在量子通信领域取得先发优势,并且整体的战略和投入对比他国也更加坚定更加雄厚的背景下,中国很有可能在未来的量子科技时代形成自己高耸的技术壁垒。

电科技(www.diankeji.com)是一家专注于全球TMT行业的领先资讯媒体。

作为今日头条青云计划、百家号百+计划获得者,2019百度数码年度作者、百家号科技领域最具人气作者、2019搜狗科技文化作者、2021百家号季度影响力创作者,曾荣获2013搜狐最佳行业媒体人、2015中国新媒体创业大赛北京赛季军、2015年度光芒体验大奖、2015中国新媒体创业大赛总决赛季军、2018百度动态年度实力红人等诸多大奖。

THE END
1.创新创业计划书2000.doc创新创业计划书2000创新创业计划书2000篇一一、项目概述本项目旨在开发一款基于人工智能技术的智能家居控制系统,通过集成语音识别、图像识别、大数据分析等先进技术,实现家居设备的智能化控制,提升用户的生活品质。项目将依托现代科技手段,结合市场需求,打造一款具有竞争力的智能家居产品。二、市场分析随着人们生活水平的提高和...https://www.renrendoc.com/paper/360665915.html
2.大学文科数学教案.pdf大学生军训感言三千字.pdf 大学生考风考纪演讲稿.pdf 大学生开鲜花店创业计划书范文.pdf 大学生科技创新基金项目申请书模板.pdf 大学生考试挂科情况及应对措施.pdf 大学生可以考取的各种资格证.pdf 大学生课余生活时间安排情况调查报告.pdf 大学生课余时间利用情况的调查报告.pdf 大学生课外阅读状况调查报告.pdf手术...https://max.book118.com/html/2021/0115/7153002040003043.shtm
1.创新创业项目实施计划书(通用10篇)创新创业项目实施计划书(通用10篇) 名字里的故事作文(通用52篇) 开学日记大全7篇 窗外中考满分作文(精选23篇) 勇敢追梦作文(精选29篇) 捡拾幸福优秀作文(精选42篇) 大暴雨作文(通用23篇) 关于真情作文(精选50篇) 以传统文化为话题的作文9篇 以目标为话题的作文(精选7篇) 乡情的作文(通用70篇) 我的心愿是保...https://www.zujuanshi.com/shiyongwendang/zonghefanwen/fanwenheji/128241.html
2.创新创业计划书范文创新创业项目计划书精彩8篇在现在的社会生活中,需要使用创业计划书的情况越来越多,创业计划书对于创业者吸引所需要的人力资源,凝聚人心,具有重要作用。你所接触过的创业计划书都是什么样子的呢? 创新创业计划书 1 一、基本情况: 1、企业名:百货超市 2、行业类型:零售 3、组织形式:个体工商户 ...https://www.shubaoc.com/zhichang/fanwen/4369.html
3.大学生创业计划书(精选15篇)在不断进步的社会中,很多地方都会使用到创业计划书,创业计划书可以帮助创业者更清楚认识自己。那么你真正懂得怎么制定创业计划书吗?下面是小编帮大家整理的大学生创业计划书,欢迎大家借鉴与参考,希望对大家有所帮助。 大学生创业计划书 1 一、概要 一个非常简练的计划及商业模型的摘要,介绍你的商业项目,一般500字左右...https://www.oh100.com/chuangye/6988013.html
4.创新创业项目的商业计划书(通用24篇)在社会一步步向前发展的今天,创业计划书在生活中的使用越来越广泛,创业计划书可以帮助创业者分析创业风险。那么创业计划书怎么拟定才能发挥它最大的作用呢?下面是小编为大家收集的创新创业项目的商业计划书,希望对大家有所帮助。 创新创业项目的商业计划书 1 创业目标 建立规范、健全的快餐公司管理模式,经过有效的管理...https://www.yjbys.com/chuangye/ziliao/chuangyejihuashu/631217.html
5.创新创业项目的计划书(精选12篇)在日新月异的现代社会中,创业计划书对我们来说越来越重要,一份完美的创业计划书可以增强创业者的自信,使创业者更容易控制企业、对经营更有把握。拟定创业计划书需要注意哪些问题呢?下面是小编收集整理的创新创业项目的计划书(精选12篇),欢迎阅读,希望大家能够喜欢。 https://www.105188.com/fanwendaquan/17027945141426730.html
6....三千字图文总结建议)创新创业竞赛项目计划书国创(大创)创业...文章浏览阅读5.5k次,点赞6次,收藏24次。不管是什么项目的项目计划书,基本都绕不开商业模式这部分。对于一个强背景强落地的应用科技项目来说,这块内容的重要性和关注度没有特别大,评委打分时一般都被落地成果、应用情况、技术优势等内容吸引过去了,强落地性已经体现出https://blog.csdn.net/weixin_43956523/article/details/125658593
7.结业论文撰写规范(精选8篇)总结创业的预计成果及个人奋斗方向。 3、创业计划书书写规范 3.1 文字和字数 创业计划书字数不低于1500字。 3.2字体和字号 (1)封面:标题字体为黑体,二号;标题上方留4个回车,下方留8个回车(都在处于黑体,二号标准下的回车);下方表明分院名称,专业名称,班级,姓名,联系电话。 (2)目录:“目录”二字为三号黑体字...https://www.360wenmi.com/f/filezc2ps297.html
8.大学生创业计划书3000字(精选15篇)时间:2023-06-25 11:03:19 大学生创业计划书3000字 我要投稿 大学生创业计划书3000字 创业计划书是用以描述与拟创办企业相关的内外部环境条件和要素特点,为业务的发展提供指示图和衡量业务进展情况的标准。以下是小编整理的大学生创业计划书3000字(精选15篇),希望对大家有所帮助。 大学生创业计划书3000字1 住校...https://www.ruiwen.com/word/daxueshengchuangyejihuashusanqianzi.html
9.电子商务个人实习计划范文(精选10篇)培养动手能力、表达能力、组织能力、管理能力和开拓创新能力。 3、进一步提高中英文水平及网上信息处理...4.撰写并打印的三千字以上的实习报告。 电子商务个人实习计划 篇3 一、认识实习公司简介 https://www.unjs.com/fanwenku/346710.html
10.职业生涯规划书3000字(通用40篇)如果我不能够按规划完成以上制定的计划的时候,我会有以下的发展路径: 大学毕业后,没有考上研究生,则: 1) 直接参加工作,累积资本,为日后自主创业打下基础。 2) 一方面可以在国内找工作。 3) 同样也可以去国外留学,半工半读,继续深造。 4)在众人的帮助下自主创业。 自己现阶段随制定了自己的职业规划书,但...https://www.cnrencai.com/zhiyeguihua/614165.html
11.下列哪种药物属于咪唑类抗真菌药物?()冰雪赛事FOP赛场医疗站除常备的医疗物资外,还可根据项目要求增加配备( ),自动心脏按压仪和超声等急救设备,弹力绷带、肌效贴以及消毒敷料等应急物资,应对冰面、雪地滑倒、皮肤擦伤、肌肉拉伤,迅速处理帮助运动员重返赛场。https://www.shuashuati.com/ti/083992eb4dfb4464bf2eeea1e16b90d4.html?fm=bdbdsfc5aff8e06e3dd98182254d577e5fd4d
12.嗨,同学你好——给未来的土木工程师青春恰恰好——学长学姐告诉你...什么是科技创新?是专利?是论文?这大多是你们的理解。科技创新的类型很丰富,除了专利、论文之外,还可以参加科技立项、“互联网+”、挑战杯以及国家级、省级大学生创新创业比赛,以自己的创意点、已发表的专利、论文或者协助老师所做的实验成果为基础,组建比赛团队,并撰写创业计划书,制作答辩PPT,剪辑项目宣传视频等。这...https://fanqienovel.com/reader/7103806945059933198
13.高明企业及院所畅谈佛山营商环境:强化政策扶持助力创新创业青年创业者融资难、融资贵的问题也普遍存在,希望有关部门能积极整合资源,在常态化疫情防控形势下,建立健全青年创新创业服务政策。比如可以适当降低青年创业者的融资门槛,继续加大青年创业小额贷款力度,推出更贴近创业青年的贷款业务,降低创业企业融资成本。 对于创业者来说,增加人才补贴、科技奖励只是“锦上添花”的因素,...https://m.fsonline.com.cn/p/291324.html
14.法学专业实习计划33篇通过毕业实习和毕业实习总结报告的撰写,使学生把所学计算机的基本理论及基本技能应用到实践中去,提高分析问题、解决问题的能力和创新能力,为今后从事计算机工作打下良好的基础。 学生毕业实习是计算机专业教学计划的重要组成部分,是计算机教学的一个重要环节,它对检查提高教学质量,培养学生结合计算机专业知识在实际工作中的...http://m.yueduku.com/work/shixijihua/839/839339.html