潘建伟：实现全球化的量子通信需要克服目前卫星量子中心所面临的难题｜BEYOND Expo 2023

第三届BEYOND世界科技立异博览会（以下简称“BEYOND Expo 2023”）以“重义科技Technology Redefined”强势回归线下，于5月10日在威尼斯人金光会展中心隆重开幕。

BEYOND组委会邀请到我国科协副主席，我国科学技术大学常务副校长、教授，中科院量子信息与量子科技立异研讨院院长，我国科学院院士，发展我国家科学院院士潘建伟（Pan Jianwei）先生到会开幕式。其长期从事量子光学、量子信息和量子力学根底问题查验等方面的研讨作业，是该范畴有世界影响的学者，特别是在量子通讯、多光子羁绊操作和冷原子量子存储等研讨方向上做出了体系性立异奉献。

以下为潘建伟先生讲演内容精华：

2022年诺贝尔物理学奖被颁发科学家阿兰·阿斯佩（Alain Aspect），约翰·弗朗西斯·克劳泽（John F. Clauser）和安东·塞林格（Anton Zeilinger），以赞誉他们“用羁绊光子进行的试验，建立了贝尔不等式的违背，并创始了量子信息科学”。

2022年的诺贝尔物理学奖的新闻发布会和科学布景介绍中，都对我国科学家的相关的作业进行了要点介绍，包含墨子号量子卫星完成星际量子密钥分发、地心量子型常态，以及最近的量子密钥分发的作业等。

量子信息科学首要包含两方面的使用：使用量子通讯供给一种原理上无条件安全的通讯方法；使用量子核算大幅度进步运算才能。

在量子核算傍边人们是使用量子比特来编码信息，那么使用量子叠加原理可以完成超快的并行核算，然后到达指数级的加快，因而量子核算机可以用来处理经典暗码获取、天气预报、金融剖析和药物规划等的多个范畴问题。

在量子核算方面，终究完成通用的量子核算机还需求长期的尽力。为了保证该范畴的健康发展，学术界为量子核算设定了三个发展阶段：第一个阶段是完成的量子核算的优越性，这是指量子核算体系对某些特定问题的求解速度现已远远超过了经典超级核算机，来展现其自身的优越性；第二阶段是构建专用的量子模仿机，用来求解一些经典核算机难担任的特定杂乱问题，比方高温超导机制等；第三阶段，方针是期望在量子羁绊的协助下完成通用的可编程的量子核算。

在未来，为了完成全球化的量子通讯，需求战胜现在卫星量子中心所面对的难题。一是单颗低轨卫星没办法直接掩盖全球；二是现在的卫星还只能在低影区作业。相应的处理计划，是经过发射多颗低轨卫星来构成一个高效率的卫星网络，也便是所谓的亮点星座；在这个根底之上，还可以发射具有更长过境时刻的中高轨的卫星来分发更多密钥。而这些计划完成的底子条件是卫星可以在太阳辐射布景下作业。

2017年，咱们现已完成了在日光布景下远距离自由空间量子通讯的地上试验，验证了全天质量的通讯可行性。为了完成实用化的量子星座，咱们现已成功研发了低成本和轻量化、微能量的卫星。

世界上首颗微纳量子卫星“济南1号”现已在2022年7月发射，它的载荷只要20公斤，与墨子号比较分量现已大幅度下降。当时咱们正在研发第一颗中高轨量子卫星，计划在2026年前后发射，除了要完成量子密钥分发之外，也为量子精细丈量供给了新的渠道。经过这颗量子卫星，可以完成万公里量级量子羁绊分发，在未来凭借全球化的羁绊分发，可以将多个原子之间的原子羁绊起来，然后大幅度进步原子中的稳定性。使用光中和超高精度的光屏标传输，咱们可以在外太空构建一个长基线干涉仪，并展开一些物理学基本原理查验，这儿面包含暗物质勘探和引力波勘探等。

在量子核算范畴，咱们期望未来可以到达对数百个量子比特的相关操作，然后构建专用的量子模仿，协助咱们了解一些杂乱物理体系规则，比方高温超导机理、量子波尔效应等。现在，经过10年至15年尽力，咱们期望可以操作上百万个量子并完成量子纠错，开始构建可编程的通用量子核算机。

修改 by Steven Lee