什麽是量子?量子是現代物理學的壹個重要概念,是指壹個物理量的最小的、不可分的基本單位,與牛頓力學為代表的經典物理學有著本質的區別。
壹時間,量子技術成為熱詞,網絡上出現了大量“量子科學”、“量子通信”等關鍵詞的搜索和解讀。這三個詞不要混淆。“量子科學”是指量子的科學效應,是量子信息的學科體系。“量子通信”是量子在通信領域的應用,即對通信進行加密以保證安全。雖然通信是量子技術非常重要的應用,但是量子通信並不能等同於量子技術本身。
相比科學界的壹些改良技術,量子技術具有顛覆性的作用。它顛覆了目前占據主流地位的電子計算,即傳統的、主流的計算機都是以馮諾依曼結構為基本載體的計算機。同時,主流計算機的電子元件——芯片——也是以電子為基礎,按照摩爾定律的經濟規律發展,使得計算機芯片的工藝從14納米、7納米發展到5納米。
但問題是摩爾定律已經逼近物理極限,科技領域急需壹些顛覆性的技術,以量子為基本計算單位,以電子為基本單位創新計算架構。
這次中央政治局學習中提到的“把握大趨勢”中的“趨勢”,意味著世界整個信息技術的基礎正在發生變化,正在進入新的計算架構和基礎能力突破的邊界點,需要提前重建新的體系。系統的構建涉及基礎理論、基礎材料、基礎工藝和器件設備,形成量子技術的廣泛應用,最終將改變整個數字技術。壹旦國家掌握了這項技術,將在計算能力上取得大的突破,對社會發展產生革命性的影響。在這壹點上,國內外的起點基本壹致,全世界都進入了“無人區”。正因如此,量子技術也是各國的戰略必爭之地。
因此,在當前形勢下,發展量子技術具有重大的戰略意義。
量子技術在國際上仍然是以企業為主力軍的產學研形式發展。世界上典型的企業是IBM和Google。2019年,谷歌建造了第壹臺量子計算機,完成壹次計算只需要200秒,而采用傳統計算機大約需要10000年。
在量子科技的研究上,中國與歐美國家並駕齊驅,或者至少不落後。需要註意的是,這項技術在國際上已經取得了壹些突破,但並不處於成熟的發展階段,所以中國在這場競爭中仍然有很大的機會領先。在中國,量子科技仍然由企業主導。世界上第壹顆來自中國的量子科學實驗衛星“墨子號”和中國第壹個量子保密通信骨幹網是企業和產學研合作的成果。部分項目的牽頭方國盾量子企業由中科院孵化。騰訊成立了量子計算實驗室,不僅專註於信息處理的應用,比如量子算法對機器學習的幫助;我們也在積極探索壹些小體系、小分子的更經典的計算或模擬方法,應用於制藥、材料、化學等行業。
歸根結底,量子技術的本質意義有兩點:壹是提高信息通信的安全性;二是提高計算能力。目前量子計算可以廣泛應用於很多行業。
量子技術是數字技術體系中的重要力量。縱觀中央政治局提出的學習重點,量子技術、大數據、人工智能、區塊鏈是數字技術的核心內容,是推動數字經濟時代的核心力量。
數字技術是利用物理世界的數據構建與物理世界形成映射關系的數字世界,並利用計算能力和算法產生有用的信息和知識來指導和優化物理世界中的經濟和社會運行的科學技術。
數字技術是新壹代信息技術的叠代升級。隨著數字化的不斷推進,“新壹代信息技術”的內涵大大拓寬,雲計算、大數據、移動互聯網、物聯網、人工智能、區塊鏈等新技術層出不窮。量子計算、腦機接口等技術領域突破了傳統的信息技術領域,將可能改變整個信息計算體系。
從全球主要國家和領先企業的數字技術創新實踐來看,數字技術逐漸成為各國新的創新和競爭熱點。壹方面,各大數字科技巨頭專註於數字技術和數字技術,如谷歌的AI、量子計算、知識自動化引擎技術;微軟和亞馬遜的雲計算和AI;達索、PTC、西門子、ESI等公司的數字化雙突破;蘋果基於處理器創新的封閉數字技術生態系統。
另壹方面,數字技術巨頭的創新離不開數據科學和技術的數字化。比如Google Waymo無人駕駛,需要不斷將數字技術與汽車相關學科、技術、產業融合,實現從數據到領域知識的價值實現。
從經濟發展的角度來看,數字技術把勞動者從人變成了“人+機器”,勞動者可以呈現指數級增長;把生產資料變成“工農業用品+數據”,數據從有形到無形,數量不限;勞動資料變成了“工農業設備+計算能力驅動的數字技術設備”,呈現指數級增長,生產力得到了前所未有的解放,人類社會迅速進入數字時代。可以說,數字技術短期指向數字經濟,長期指向知識文明。
從推動創新的角度來看,數字技術驅動了網絡協同創新模式。在工業時代,創新過程是從基礎研究到應用研究再到產業發展“鏈式創新”的單向線性過程。數字技術需要物理世界和數字世界的互動和融合。壹方面需要解決實際應用,滿足用戶需求,在新的市場上開發場景化的R&D和創新,從用戶需求上對科研形成反向牽引。另壹方面,將尋求各基礎學科的突破和基礎技術領域的應用創新。每個創新主體都是龐大網絡系統中的壹個節點,都會參與到新科學、新技術、新產品開發應用的全過程,從而大大縮短創新產業化的周期。
因此,在生產要素和創新模式變化的影響下,數字技術最終將重塑全球經濟競爭格局。在數字經濟發展初期,數字化引發服務業進入工業、能源、交通等更復雜的傳統領域。然而,隨著數字技術的發展,現在從數據-信息-知識的整個過程通過數據處理、仿真建模、機器學習等被改變。,推進知識自動化階段,讓數據進入價值創造的體系。這種力量決定了數字技術將重塑全球經濟和產業格局,也將是大國和企業競爭的戰略制高點。
(文章內容由中科院科技戰略咨詢所研究員提供,本報記者沈采訪整理)