国家战略：加强量子科技发展战略谋划和系统布局

来源：今日新材料

新华社北京10月17日电 中共中央政治局10月16日下午就量子科技研究和应用前景举行第二十四次集体学习。中共中央总书记习近平在主持学习时强调，当今世界正经历百年未有之大变局，科技创新是其中一个关键变量。我们要于危机中育先机、于变局中开新局，必须向科技创新要答案。要充分认识推动量子科技发展的重要性和紧迫性，加强量子科技发展战略谋划和系统布局，把握大趋势，下好先手棋。

清华大学副校长、中国科学院院士薛其坤就这个问题进行了讲解，提出了意见和建议。

习近平在主持学习时发表了讲话。他指出，近年来，量子科技发展突飞猛进，成为新一轮科技革命和产业变革的前沿领域。加快发展量子科技，对促进高质量发展、保障国家安全具有非常重要的作用。安排这次集体学习，目的是了解世界量子科技发展态势，分析我国量子科技发展形势，更好推进我国量子科技发展。

习近平强调，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技术创新，将引领新一轮科技革命和产业变革方向。我国科技工作者在量子科技上奋起直追，取得一批具有国际影响力的重大创新成果。总体上看，我国已经具备了在量子科技领域的科技实力和创新能力。同时，也要看到，我国量子科技发展存在不少短板，发展面临多重挑战。我们必须坚定不移走自主创新道路，坚定信心、埋头苦干，突破关键核心技术，努力在关键领域实现自主可控，保障产业链供应链安全，增强我国科技应对国际风险挑战的能力。

习近平指出，要系统总结我国量子科技发展的成功经验，借鉴国外的有益做法，深入分析研判量子科技发展大势，找准我国量子科技发展的切入点和突破口，统筹基础研究、前沿技术、工程技术研发，培育量子通信等战略性新兴产业，抢占量子科技国际竞争制高点，构筑发展新优势。

习近平强调，要加强顶层设计和前瞻布局。要加强战略研判，坚持创新自信，敢啃硬骨头，在组织实施长周期重大项目中加强顶层设计和前瞻布局，加强多学科交叉融合和多技术领域集成创新，形成我国量子科技发展的体系化能力。

习近平指出，要健全政策支持体系。要加快营造推进量子科技发展的良好政策环境，形成更加有力的政策支持。要保证对量子科技领域的资金投入，同时带动地方、企业、社会加大投入力度。要加大对科研机构和高校对量子科技基础研究的投入，加强国家战略科技力量统筹建设，完善科研管理和组织机制。

习近平强调，要加快基础研究突破和关键核心技术攻关。量子科技发展取决于基础理论研究的突破，颠覆性技术的形成是个厚积薄发的过程。要统筹量子科技领域人才、基地、项目，实现全要素一体化配置，加快推进量子科技重大项目实施。要加大关键核心技术攻关，不畏艰难险阻，勇攀科学高峰，在量子科技领域再取得一批高水平原创成果。

习近平指出，要培养造就高水平人才队伍。重大发明创造、颠覆性技术创新关键在人才。要加快量子科技领域人才培养力度，加快培养一批量子科技领域的高精尖人才，建立适应量子科技发展的专门培养计划，打造体系化、高层次量子科技人才培养平台。要围绕量子科技前沿方向，加强相关学科和课程体系建设，造就一批能够把握世界科技大势、善于统筹协调的世界级科学家和领军人才，发现一批创新思维活跃、敢闯“无人区”的青年才俊和顶尖人才。要建立以信任为前提的顶尖科学家负责制，给他们充分的人财物自主权和技术路线决定权，鼓励优秀青年人才勇挑重担。要用好人才评价这个“指挥棒”，完善科技人员绩效考核评价机制，把科研人员创造性活动从不合理的经费管理、人才评价等体制中解放出来，营造有利于激发科技人才创新的生态系统。

习近平强调，要促进产学研协同创新。要提高量子科技理论研究成果向实用化、工程化转化的速度和效率，积极吸纳企业参与量子科技发展，引导更多高校、科研院所积极开展量子科技基础研究和应用研发，促进产学研深度融合和协同创新。要加强量子科技领域国际合作，提升量子科技领域国际合作的层次和水平。

习近平指出，各级党委和政府要高度重视科技创新发展，学习新知识，掌握新动态，做好重大科技任务布局规划，优化科技资源配置，采取得力措施保证党中央关于科技创新发展重大决策部署落地见效。要发挥宏观指导、统筹协调、服务保障作用，充分调动各方面积极性、主动性、创造性，有力推动重大科技任务攻关，为抢占科技发展国际竞争制高点、构筑发展新优势提供有力支持。

材料科普：

量子是什么？小小量子何以成为国家战略？！

量子（quantum）是现代物理学的重要概念。最早是由德国物理学家M·普朗克在1900年提出的。量子一词来自拉丁语quantus，意为“有多少”，代表“相当数量的某物质”。

　　量子是数学概念，用来描述光子、质子、中子、电子、介子等基本粒子的能量特性。量子是能表现出某物质或物理量特性的最小单元，一个物理量如果存在最小的不可分割的基本单位，则这个物理量是量子化的，并把最小单位称为量子。例如，“光的量子”（光子）是一定频率的光的基本能量单位。

　　量子这个数学概念的意思究竟是什么呢？就是“离散变化的最小单元”，量子不是物质，是能表示物质特性的物质最小单元的统称。表示水特性的水分子可以是量子，表示氢特性的氢原子可以是量子，氧原子同样也可以作为量子。“离散变化”同样是数学概念，与“离散变化”相对的叫做“连续变化”。用宏观世界里的例子来比喻，当你在一段平路上，你可以走到1米的位置，也可以走到1.1米的位置，也可以走到1.11米的位置，如此等等，中间任何一个距离都可以走到，这就是“连续变化”。但当你上台阶时，只能上一个台阶、两个台阶，而不能上半个台阶、1/3个台阶，没有中间过程，这就是“离散变化”。对于上台阶来说，一个台阶就是一个量子。如果某个东西只能离散变化，我们就说它是“量子化”的。

　　量子化现象主要表现在微观物理世界。量子化指其物理量的数值是离散的，而不是连续地任意取值。而粒子是物质概念，我们都知道物质是由分子组成的，分子是由原子组成的，原子又是由原子核与电子组成的，原子核是由质子和中子组成的，等等。量子跟原子、电子根本不能比较大小。就像“5”是一个数字，“3个苹果”是指实物，你问“5”和“3个苹果”哪个大，这让人怎么回答？正确的回答只能是：它们不是同一范畴的概念，无法比较。

　　物理学的研究从宏观发展到微观，延伸出了量子力学、量子光学等成为不同的专业研究领域。宏观和微观不同，物质性能表现不同，物质世界的宏观是连续的，微观是离散的。离散变化是微观世界的一个本质特征。微观世界中的离散变化包括两类，一类是物质组成的离散变化，一类是物理量的离散变化。发现离散变化是微观世界的一个本质特征后，科学家创立了描述微观世界的物理学理论，称作“量子力学”。量子力学出现后，人们把传统的牛顿力学称为“经典力学”。

量子技术是基于量子力学原理来结合工程学中的控制论，计算机科学，电子学方法等来实现对量子系统有效控制。开展量子技术的研究一方面将有助于人们在更深层次上认识量子物理的基础科学问题，极大地拓宽量子力学的研究方向，另一方面也有力推动实验室技术向产业化的应用。

在过去的二十年中，量子技术取得了巨大的进步，已从量子物理研究的实验逐步走向跨学科的产业化应用。目前的量子技术大致可以划分为如下四个领域：

a. 量子通信，利用量子态实现信息的编码、传输、处理和解码，特别是利用量子态（单光子态和纠缠态）实现量子密钥的分配；

b. 量子计算，利用多比特系统量子态的叠加性质，设计合理的量子并行算法，并通过合适的物理体系加以实现（通用量子计算）;

c. 量子模拟，在通用的量子计算机无法实现的前提下，利用现阶段已经可以很好控制的小规模的量子系统来实现一些在其他系统中难以实现的物理现象演示（专用量子计算）;

d. 量子传感和计量，利用量子系统状态对环境的高度敏感性，对我们感兴趣的特定参数进行高灵敏度探测。

当前量子技术应用与早期的量子力学应用（如激光器）不同，它利用叠加、纠缠和压缩等量子特性来获取、处理和传输信息，这种方式处理某些问题的能量远远超过了传统的手段。量子技术的核心优势主要来自量子体系的如下几个特性：

a. 量子叠加性，即一个量子系统的量子态可以处于不同量子态中的叠加状态，从而可以使得量子信息处理从效率上相比于经典信息处理具有更大潜力；

b. 量子纠缠，是粒子在由两个或两个以上粒子组成系统中相互影响的现象，虽然粒子在空间上可能分开。这种多粒子关联特性可以用于量子加密，远程传态，以及提高量子传感灵敏度；

c. 量子不可克隆，即量子力学中不可能对任意一个未知的量子态进行完全相同的复制，这从原理上保证了量子通信的绝对安全性；

d. 纳米尺度，量子器件可做到纳米尺度，可使得量子传感器的空间分辨率极大的提高。

由此可见，当今世界正经历百年未有之大变局，科技创新是其中一个关键变量。我们要于危机中育先机、于变局中开新局，必须向科技创新要答案。要充分认识推动量子科技发展的重要性和紧迫性，加强量子科技发展战略谋划和系统布局，把握大趋势，下好先手棋。

原文链接：
http://www.gov.cn/xinwen/2020-10/17/content_5552011.htm