你可能无时无刻不在和量子技术接触:它在我们的手腕上,它在我们的语音设备中,它在我们的屏幕里,它在我们的汽车内……量子技术是数字时代的基石。 第二次量子革命即将来临,全新的量子技术正从实验室走出来,这将使传感、通讯、信息处理等领域获得前所未有的跨越式发展。但最大的挑战还是在于如何将技术概念变为原型,以及如何成功将原型进行商业化。
量子技术到底是什么? 我们现在已经有能力操控单个原子、电子或其他粒子,其带来的好处是不言而喻的。比如,通过光子计数来制造3D相机、通过捕获单个原子和离子建造最精确的光学计时器等。同时,那些看似违反常理的量子现象也将为我们所用,比如量子纠缠态和量子叠加态。 量子钟:通过捕获原子和离子,制造前所未有的高精度计时器。 量子成像:通过对单个光子进行探测和计数,来突破传统相机的各种限制。全新的成像技术甚至可以穿过浓雾、看透墙壁。 量子传感器:可以超越以往任何设备的精度来测量光、电以、磁场,甚至引力的运动。 量子计算机:将完成传统计算机所无法想象的任务。以IBM的超级计算机Blue Gene为例,它需要花费上百万年才能破解某些普通的数据加密,而量子计算机只需要几秒。此外,未来的量子计算机还将帮我们合成出各种具有全新性能的材料。 量子通讯:具有极高的通讯安全性,难以被侵入。此外,量子云计算网络将会最终实现。
量子技术的市场及其影响 量子技术的应用范围之广可能远超你想象: ? 石油与天然气 通过量子传感器来进行引力观测,将大大增加发现新资源的速度,从而增加石油与天然气的产量。 ? 环境 2007年夏天的大洪水为整个英国造成了32亿英镑的损失。用量子传感器探测引力,将使我们精确的测量哪怕是最微小的海床运动,从而设法减轻自然灾害对人类造成的影响。 ? 数据安全 现在互联网上的加密信息越来越多。据估算,2016年全球公共云计算服务的将增长16.5%,达到2000亿美元。量子通讯在这个时代显得更加重要,除了保障数据的安全性,更重要的是,量子通讯技术的安全性将大大增强人们对网络的信任,从而进一步促进相关产业的发展。 ? 国防与航空航天 国防与航空航天工业极大的依赖高精度的导航、计时及遥感。量子技术是目前提升精度的最有效方式。目前,英国国防部已计划将一些主要研发项目的最新成果进行实际应用,包括小型原子钟、陀螺仪、加速器、重力成像系统。 ? 土木工程 全新的重力传感器还可用于地下结构的探测,比如地下管线和沉洞。 ? 无线通信 微型超高精度量子钟能容纳密度更高的通讯流量,使得诸如GPS定位、音视频通话等不再受网络环境的影响。 ? 金融 金融数字化要求极其精确的时间戳,整个经融市场都将受益于新一代量子钟。 ? 城市 量子传感器可以更加智能、更加精确的测控城市能耗、水消耗量、空气质量、地质运动等指标,从而让整个城市更安全高效的运行。 ? 娱乐、安保、工业 全新形态的光子相机将使这些行业收益颇多,甚至从工具层面完全改变这些行业的形态。 量子技术离市场还有多远? (责任编辑:本港台直播) |