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上世紀(jì)初，量子理論開啟第一輪量子革命，誕生出半導(dǎo)體、激光、核能源等諸多尖端技術(shù)，驅(qū)動(dòng)人類全面邁入信息時(shí)代。
當(dāng)前，第二次量子革命來勢如潮，量子通信、量子計(jì)算和量子測量方興未艾，突破性、顛覆性成果頻出。
量子科技產(chǎn)業(yè)化迎來機(jī)遇期。2023年12月，中央經(jīng)濟(jì)工作會(huì)議提出，開辟量子、生命科學(xué)等未來產(chǎn)業(yè)新賽道。
市場機(jī)構(gòu)預(yù)計(jì)，2023年至2028年，全球量子產(chǎn)業(yè)規(guī)模年平均增長率將達(dá)到44.8%，到2035年產(chǎn)業(yè)總規(guī)模有望升至8117億美元。
未來已來，湖北如何競逐量子產(chǎn)業(yè)新賽道？連日來，湖北日報(bào)全媒記者進(jìn)行了深入探訪。
“量”產(chǎn)多項(xiàng)領(lǐng)先成果，躋身全國第一梯隊(duì)
5月17日，武漢某科技創(chuàng)新中心的無塵實(shí)驗(yàn)室內(nèi)，工程師們正為精密的量子器件做下線前的最后檢查。
“在量子密鑰分發(fā)領(lǐng)域，團(tuán)隊(duì)基于自主硅光IP，完成偏振量子態(tài)編碼和解碼芯片開發(fā)，性能達(dá)國際領(lǐng)先水平，相關(guān)芯片器件已實(shí)現(xiàn)小批量供貨。”該中心量子業(yè)務(wù)負(fù)責(zé)人介紹，與傳統(tǒng)算法加密不同，經(jīng)過量子加密的信息，不僅可實(shí)現(xiàn)“一次一密”“閱后即焚”，還能使竊聽者無處遁形。
小小的量子，緣何擁有如此魔力？
根據(jù)量子理論，量子是最小的、不可再分割的能量單位。在我們?nèi)粘Ｉ畹暮暧^世界里，物體的位置、速度等都可被精確測算，但在微觀量子世界中，各種物理規(guī)則卻迥然不同。
無論相隔咫尺光年，兩個(gè)糾纏的量子始終“心有靈犀”；沒有固定運(yùn)動(dòng)路徑，多狀態(tài)疊加存在，不確定性是量子世界中唯一的確定性……量子物理學(xué)的奇妙魅力，最終也通過量子技術(shù)，為全球打開了通往新世界的大門。
著眼量子科技廣闊的發(fā)展前景，湖北在全國率先起跑，從原始創(chuàng)新到場景應(yīng)用，量子產(chǎn)業(yè)躋身全國第一梯隊(duì)。
多年來，位于武漢的中國科學(xué)院精密測量院完成了多項(xiàng)“從0到1”的歷史性突破。該院完成的我國首臺(tái)鈣離子光鐘，105億年偏差不到一秒，成功在原子頻標(biāo)領(lǐng)域留下濃墨重彩的湖北聲音。
“以自研的量子加密芯片為核心，我們的多款產(chǎn)品正從源頭解決信息安全問題。”長江量子（武漢）科技有限公司副總經(jīng)理柳鵬介紹，其量子安全藍(lán)牙耳機(jī)、量子安全電腦，能自動(dòng)在終端上完成加密和解密，有效防止信息泄露。
量子計(jì)算的優(yōu)越性更令人贊嘆。業(yè)內(nèi)人士透露，同樣是分解300萬大數(shù)據(jù)的任務(wù)，目前萬億次的經(jīng)典計(jì)算機(jī)，大約需要15萬年，而使用量子計(jì)算機(jī)只需1秒。“今年，公司研制的國內(nèi)首臺(tái)‘100+’比特原子量子計(jì)算原型機(jī)正式發(fā)布，受到業(yè)界廣泛關(guān)注。”中科酷原科技（武漢）有限公司總經(jīng)理湯彪表示。
作為湖北省量子科技產(chǎn)業(yè)的“鏈主”企業(yè)，湖北交投集團(tuán)已在多個(gè)領(lǐng)域深耕。目前，由其承建的湖北省量子通信骨干網(wǎng)總里程已超1700公里，鄂州花湖國際機(jī)場智慧高速也被打造為全國首條具備量子保密安全能力的智慧高速公路。
眼下，以光谷為創(chuàng)新極核，湖北已初步形成以量子芯片和元器件、量子保密通信終端、原子鐘、時(shí)空精密測量儀器等為代表的量子科技優(yōu)勢產(chǎn)業(yè)鏈，吸引約20家相關(guān)企業(yè)扎根，在光量子、量子精密測量、原子量子計(jì)算領(lǐng)域具備一定優(yōu)勢。
穿越“陣痛期”，光谷蓄力打造“量子谷”
盡管產(chǎn)業(yè)化路徑仍在探索，落地應(yīng)用尚處過渡期，世界各國在量子科技上的競爭卻日趨激烈。
近年來，美國、德國、英國、韓國等國家已宣布為量子技術(shù)開發(fā)提供大量資金。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2023年全球用于量子技術(shù)的公共資金比2022年猛增50%以上。
火熱布局的背后，記者走訪時(shí)發(fā)現(xiàn)，也有個(gè)別企業(yè)正在“十字路口”徘徊。
“公司資金鏈出現(xiàn)問題，正準(zhǔn)備進(jìn)行重組。”今年初，一家曾經(jīng)的本地領(lǐng)軍企業(yè)按下業(yè)務(wù)暫停鍵。2021年底在接受記者采訪時(shí)，該公司負(fù)責(zé)人曾表示，“下游客戶很單一，為彌補(bǔ)量子產(chǎn)品線上的虧損，我們不得不代工更有銷路的光器件產(chǎn)品。”
另一家承接了公共交通量子通信服務(wù)的公司，同樣在近期終止了相關(guān)業(yè)務(wù)。持續(xù)高企的維護(hù)成本、并不適配的實(shí)際場景、尚難落地的遠(yuǎn)期應(yīng)用，最終令項(xiàng)目在運(yùn)行不到3年后便無疾而終。
一步慢、步步慢的“緊要關(guān)頭”，該怎樣引導(dǎo)量子產(chǎn)業(yè)穿越“陣痛期”？
2023年11月15日，湖北省政府新聞辦召開發(fā)布會(huì)，提出推動(dòng)光谷量子化，依托武漢光谷打造“量子谷”，深化與合肥、上海、北京等地量子科技產(chǎn)業(yè)協(xié)同、錯(cuò)位競爭。
“這一決定恰逢其時(shí)。”業(yè)內(nèi)人士表示，量子技術(shù)并不是對傳統(tǒng)技術(shù)的全然替代，而是新一輪的融合提升，“湖北有著大好機(jī)會(huì)。”
他分析，光谷“獨(dú)樹一幟”的光電子信息產(chǎn)業(yè)，能為量子產(chǎn)業(yè)提供強(qiáng)力的上游技術(shù)支撐，下游高端裝備制造、生物醫(yī)藥等行業(yè)的需求，則可為相關(guān)成果提供廣泛的應(yīng)用場景，同時(shí)全國少有的技術(shù)人才積淀，厚積了產(chǎn)業(yè)躍升的潛力。
錯(cuò)位競爭，提速“量子+”產(chǎn)業(yè)
2023年，湖北省、武漢市先后發(fā)布加快發(fā)展量子科技產(chǎn)業(yè)三年行動(dòng)方案，力爭用三年時(shí)間，打造全國量子科研高地、產(chǎn)業(yè)高地。
宏觀政策引導(dǎo)之下，湖北如何從細(xì)處入手、實(shí)處發(fā)力？
“量子科技同時(shí)兼具不確定性和顛覆性，在中央和省市支持下，需要我們敢于嘗試并找到適合自身發(fā)展的路徑。”武漢量子技術(shù)研究院院長助理、研究員韓玄建議，量子精密測量是目前最接近實(shí)用化、產(chǎn)業(yè)化的量子產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域，而武漢是我國精密測量物理的策源地，在量子精密測量領(lǐng)域具有典型的先發(fā)優(yōu)勢，可加速完善相關(guān)產(chǎn)業(yè)鏈。
在光量子芯片、量子激光雷達(dá)、量子材料等方面，武漢大學(xué)具備深厚的研究基礎(chǔ)并取得一系列重要研究成果。在原子鐘、原子重力儀、原子量子計(jì)算等基于原子的量子科技方面，中國科學(xué)院精密測量院同樣產(chǎn)出頗多。在量子精密測量、里德堡原子量子計(jì)算、量子物態(tài)等諸多領(lǐng)域，華中科技大學(xué)有多項(xiàng)領(lǐng)先成績。
經(jīng)由高校研發(fā)團(tuán)隊(duì)、新型研發(fā)機(jī)構(gòu)及企業(yè)的合作孵化，一系列漢產(chǎn)“量子+”成果迅速打開市場。
基于量子精密測量所發(fā)明的原子鐘，可為北斗衛(wèi)星實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)導(dǎo)航。原子重力儀，可為資源勘探、地質(zhì)災(zāi)害預(yù)警等領(lǐng)域提供幫助。量子激光雷達(dá)可為環(huán)保監(jiān)測、氣象預(yù)報(bào)提供重要參數(shù)。
開放場景的打造同樣重要。《湖北省加快發(fā)展量子科技產(chǎn)業(yè)三年行動(dòng)方案》提出，要實(shí)施場景應(yīng)用示范工程、產(chǎn)業(yè)融合發(fā)展工程，打造“量子+科技”城市、“量子+新基建”基礎(chǔ)設(shè)施、“量子+智慧交通”、“量子+金融安全”、“量子+綜合PNT（綜合定位、導(dǎo)航與授時(shí)）”等五大應(yīng)用場景，推進(jìn)“量子+新能源與智能網(wǎng)聯(lián)汽車”“量子+生命健康”“量子+高端裝備”“量子+電子信息”“量子+北斗”“量子+電力電網(wǎng)”等現(xiàn)代化產(chǎn)業(yè)融合發(fā)展。
“成立近兩年來，有賴于地方支持與產(chǎn)業(yè)合力，武漢量子技術(shù)研究院已產(chǎn)出多項(xiàng)重要研究成果，成為國內(nèi)量子產(chǎn)業(yè)界重要的轉(zhuǎn)化平臺(tái)。”韓玄說，瞄準(zhǔn)量子科技核心關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)、量子工程示范應(yīng)用和科技成果在鄂轉(zhuǎn)化，提速“量子+”產(chǎn)業(yè)開花，還需要“政產(chǎn)學(xué)研金服用”等多方共同努力，特別是產(chǎn)業(yè)政策、產(chǎn)業(yè)基金的支持和應(yīng)用場景的牽引。
好風(fēng)憑借力，湖北量子產(chǎn)業(yè)正青云直上。