量子力学百年诞辰国际会议:潘建伟描绘中国量子技术发展蓝图

发布时间:2025-06-26 17:28  浏览量:1

在量子力学诞生整整100年后,一场特殊的学术盛会在德国北海的黑尔戈兰岛举行。6月10日至14日,包括四位诺贝尔奖得主在内的约300名顶尖物理学家齐聚这个具有特殊历史意义的小岛,参加黑尔戈兰2025研讨会。在这场庆祝量子力学百年诞辰的国际会议上,中国科学技术大学的潘建伟教授作为唯一一位来自中国本土科研机构的受邀报告人,通过预录视频向全世界展示了中国在量子技术领域的非凡成就和雄心勃勃的未来规划。

潘建伟在30分钟的主旨报告中,系统回顾了中国量子通信技术从实验室走向太空、从百公里突破到千公里跨越的发展历程。特别引人注目的是他透露的一个重要信息:中国团队正在筹备一项前所未有的地月量子纠缠分发实验,这将是人类历史上在最大尺度上验证量子力学基本原理的实验。

这个实验的设想并非天马行空。潘建伟解释说,团队计划在地球和月球之间的拉格朗日点放置一个纠缠光子源,向地球和月球分别发送量子纠缠光子对,进行贝尔不等式测试。由于地月之间光速传需要1.28秒,这种实验设计能够彻底排除经典通信作弊的可能性,为量子纠缠的"鬼魅般超距作用"提供最严格的验证。

更令人兴奋的是,潘建伟透露这项实验有望在2030年或2035年实现,目前正在等待中国航天机构的相关规划出台。这意味着中国不仅要在地面实现量子通信网络的全面部署,还要将量子实验的边界推向深空,开创人类量子科学研究的新纪元。

在与国际同行的交流中,潘建伟首次公开了中国下一代量子卫星的名称——"晨曦"(Dawn)。这颗计划于2027年前后发射的地球同步轨道量子卫星,承载着中国量子通信技术的重大突破期望。

"晨曦"卫星的技术指标令人印象深刻:它将实现万公里以上的量子纠缠分发,远超"墨子号"的1200公里记录。更重要的是,这颗卫星还将搭载光学原子钟,不仅能够构建更高效的全球量子通信网络,还将为量子计量学研究提供全新平台,甚至为国际单位"秒"的重新定义奠定基础。

当加拿大量子密码学奠基人Gilles Brassard询问纠缠分发速率时,潘建伟的回答展现了中国科学家对技术前沿的深度思考。他表示,如果每个节点只有一个量子存储单元,到2030年希望达到每秒10对纠缠对的分发速率。但如果能够引入中性原子阵列技术,每个中性原子充当一个量子存储单元,纠缠生成速率和分发距离都有望实现数量级的提升。

在量子计算领域,潘建伟展示了中国在多个技术路线上的并行突破。"祖冲之"系列超导处理器已经实现105比特的量子计算,相比已知最优经典算法展示出超越15个数量级的计算优势。同时,"九章"系列光子计算平台已经发展到"九章四号",实现超过3000个光子事件探测,在高斯玻色采样问题中取得41个数量级的优势。

面对维也纳大学科学家Lee Rozema关于技术细节的提问,潘建伟详细解释了"九章四号"的核心技术创新:通过结合500个时间模和16个空间模,形成超过8000个时空模的干涉仪结构,借助特殊光纤结构实现不同时间模之间光子的干涉,从而达到高效的光子探测能力。

尽管在量子优越性方面取得了显著进展,潘建伟坦言通用容错量子计算机仍需要较长时间才能实现。他制定了清晰的发展路线图:五年内实现对数百到上千量子比特的相干操控,开展量子模拟研究;10到15年内,将量子比特数扩展至百万级,为通用量子计算奠定基础。

潘建伟在报告中特别强调了国际合作的重要性。他提到,通过以"墨子号"作为可信中继节点,中国成功实现了北京与维也纳之间跨越7600公里的洲际量子密钥分发,以及与加拿大卡尔加里之间的量子密钥分发实验。这些成就不仅展示了中国量子技术的实力,更体现了中国科学家开放合作的态度。

当耶鲁大学教授Jack Harris询问地月量子实验的意义时,潘建伟的回答体现了基础科学研究的深远价值。他认为,这样的实验不仅能够在更大尺度上验证量子力学的基本原理,还可能为我们理解意识与量子测量的关系提供新的思路。

正如瑞士物理学家Nicholas Gisin在会议上所说:"尽管我们取得了如此多的进步,量子非定域性依然是一个令人着迷的课题。"潘建伟和他的同事们正在用卫星、光子、原子阵列等各种技术手段,继续探索量子力学的基础问题及其应用前景,为人类认识自然界的基本规律贡献中国智慧。