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首台光量子计算机在中国诞生 量子通信概念股龙头股一览

  中国科学技术大学潘建伟院士3日在上海宣布,我国科研团队成功构建的光量子计算机,首次演示了超越早期经典计算机的量子计算能力。据新华社5月3日消息,实验测试表明,该原型机的取样速度比国际同行类似的实验加快至少24000倍,通过和经典算法比较,也比人类历史上第一台电子管计算机和第一台晶体管计算机运行速度快10倍至100倍。量子计算机能够帮助运行更为复杂的模拟,比如气候变化模型或帮助开发新的药物等。对于人工智能、虚拟现实等因为计算能力而遭遇瓶颈的领域,量子信息将彻底加速产业进化,人类历史上最重要的科技革命有望来临。

  光量子计算机标志着我国在基于光子的量子计算机研究方面取得突破性进展,为最终实现超越经典计算能力的量子计算奠定了坚实基础。目前,世界各国量子信息技术的研发主要集中于量子通信、量子计算机两个领域,而上述技术的基础都是集成光子制造技术。集成光子制造打破“电子器件”局限,引领信息技术革命。

  皖能电力(5.95 -1.49%,买入):中国科学技术大学联合安徽省皖能集团(皖能电力第一大股东)和铜陵润丰集团,合资成立安徽量子通讯技术有限公司,进行安徽的量子通信建设。

  东方通信(6.97 -0.57%,买入):宁波保密通信系统成功演示。保密集群通信系统是东方通信和新一代专网通信技术有限公司合作,为特殊行业开发的一个项目。据了解,使用了量子随机数技术来加密TF卡。

  浙江东方(27.85 -1.94%,买入):旗下持股49%的浙江国贸东方投资管理公司与中科大量子通信技术潘建伟团队达成意向,在浙江省杭州市海创园内设立“浙江神州东方量子网络技术有限公司”。合资公司将作为浙江省量子通信产业化平台,主要从事浙江省内量子保密通信固网建设和运营业务。

  华工科技(14.71 -0.94%,买入):华工科技子公司华工正源的首席科学家王肇中教授正在研制的量子点激光器正是服务于国家的量子通信系统,属于量子通信中所需要的量子点激光器。能在高速光通信、量子通信、图像显示、导航、高功率激光武器等领域发挥巨大的应用。

  神州信息(19.17 +0.31%,买入):神州数码(24.45 停牌,买入)是神州信息的下属子公司,也是我国国家安全可靠计算机信息系统集成八家重点产业之一,曾经参与过政府、金融、电信、交通能源等重要领域安全可靠信息系统的建设和保障工作,具备高复杂系统的集成建设能力。

  三力士(12.30 -1.99%,买入):公司11月披露,与王增斌及其研究团队就推动量子工程军用、民用技术成果双向转移,军工、民营经济融合发展等事项展开合作签署了《战略合作协议书》。

  福晶科技(15.04 -0.46%,买入):公司主要从事非线性光学晶体、激光晶体及精密光学元器件的研发、生产和销售,其产品广泛应用于激光、光通讯等工业领域。

  综艺股份(7.81 -2.13%,买入):量子通信起源于利用量子密钥分发获得的密钥加密信息。如今子公司综艺超导生产的超导滤波器在通信领域已进入规模商业应用和产业化阶段。年初公司完成了第二批高温超导波滤系统的生产和加装任务,并在全国23个省市的通信装备上进行了超导滤波系统的安装和运行。为此,年初已经收到国家的新材料产业化5000万补助资金的首批资金。

  万讯自控(12.16 +0.66%,买入):是我国东莞散裂中子源项目的设备提供商,万讯自控表示,已与相关方就“中国散裂中子源”项目进行论证并进行了样机实验,公司为该项目提供信号调理器产品(属公司二次仪表产品系列)。

  银轮股份(10.08 -2.89%,买入):在投资者关系互动平台上表示,公司未直接投资量子通信项目,公司投资参股的产业基金杭州兆富有该领域的投资。公司暂未有直接投资该领域的计划。

  所谓量子通信是指利用量子纠缠效应进行信息传递的一种新型的通讯方式,是近二十年发展起来的新型交叉学科,是量子论和信息论相结合的新的研究领域。

  光量子通信主要基于量子纠缠态的理论,使用量子隐形传态(传输)的方式实现信息传递。根据实验验证,具有纠缠态的两个粒子无论相距多远,只要一个发生变化,另外一个也会瞬间发生变化,利用这个特性实现光量子通信的过程如下:事先构建一对具有纠缠态的粒子,将两个粒子分别放在通信双方,将具有未知量子态的粒子与发送方的粒子进行联合测量(一种操作),则接收方的粒子瞬间发生坍塌(变化),坍塌(变化)为某种状态,这个状态与发送方的粒子坍塌(变化)后的状态是对称的,然后将联合测量的信息通过经典信道传送给接收方,接收放根据接收到的信息对坍塌的粒子进行幺正变换(相当于逆转变换),即可得到与发送方完全相同的未知量子态。

  经典通信较光量子通信相比,其安全性和高效性都无法与之相提并论。安全性-量子通信绝不会“泄密”,其一体现在量子加密的密钥是随机的,即使被窃取者截获,也无法得到正确的密钥,因此无法破解信息;其二,分别在通信双方手中具有纠缠态的2个粒子,其中一个粒子的量子态发生变化,另外一方的量子态就会随之立刻变化,并且根据量子理论,宏观的任何观察和干扰,都会立刻改变量子态,引起其坍塌,因此窃取者由于干扰而得到的信息已经破坏,并非原有信息。高效,被传输的未知量子态在被测量之前会处于纠缠态,即同时代表多个状态,例如一个量子态可以同时表示0和1两个数字, 7个这样的量子态就可以同时表示128个状态或128个数字:0~127。光量子通信的这样一次传输,就相当于经典通信方式的128次。可以想象如果传输带宽是64位或者更高,那么效率之差将是惊人的2,以及更高。

  这里进一步解释一下量子纠缠。量子纠缠可以用“薛定谔猫”来帮助理解:当把一只猫放到一个放有毒物的盒子中,然后将盒子盖上,过了一会问这个猫现在是死了,还是活着呢?量子物理学的答案是:它既是死的也是活的。有人会说,打开盒子看一下不就知道了,是的,打开盒子猫是死是活确实就会知道,但是按量子物理的解释:这种死或者活着的状态是人为观察的结果,也就是人的宏观干扰使得猫变成了死的或者活的了,并不是盒子盖着时的真实状态,同样,微观粒子在不被“干扰”之前就一直处于“死”和“活”两种状态的叠加,也可以说是它既是“0”也是“1”。

  量子通信具有高效率和绝对安全等特点,是此刻国际量子物理和信息科学的研究热点。追溯量子通信的起源,还得从爱因斯坦的“幽灵”量子纠缠的实证说起。

  由于人们对纠缠态粒子之间的相互影响一直有所怀疑,几十年来,物理学家一直试图验证这种神奇特性是否线年,法国物理学家艾伦爱斯派克特(Alain Aspect)和他的小组成功地完成了一项实验,证实了微观粒子“量子纠缠”(quantum entanglement)的现象确实存在,这一结论对西方科学的主流世界观产生了重大的冲击。 从笛卡儿、伽利略、牛顿以来,西方科学界主流思想认为,宇宙的组成部份相互独立,它们之间的相互作用受到时空的限制(即是局域化的)。 量子纠缠证实了爱因斯坦的幽灵超距作用(spooky action in a distance)的存在,它证实了任何两种物质之间,不管距离多远,都有可能相互影响,不受四维时空的约束,是非局域的(nonlocal),宇宙在冥冥之中存在深层次的内在联系。

  在量子纠缠理论的基础上,1993年,美国科学家C.H.Bennett提出了量子通信(Quantum Teleportation)的概念。量子通信是由量子态携带信息的通信方式,它利用光子等基本粒子的量子纠缠原理实现保密通信过程。量子通信概念的提出,使爱因斯坦的“幽灵(Spooky)” 量子纠缠效益开始真正发挥其线年,在贝内特提出量子通信概念以后,6位来自不同国家的科学家,基于量子纠缠理论,提出了利用经典与量子相结合的方法实现量子隐形传送的方案,即将某个粒子的未知量子态传送到另一个地方,把另一个粒子制备到该量子态上,而原来的粒子仍留在原处,这就是量子通信最初的基本方案。量子隐形传态不仅在物理学领域对人们认识与揭示自然界的神秘规律具有重要意义,而且可以用量子态作为信息载体,通过量子态的传送完成大容量信息的传输,实现原则上不可破译的量子保密通信。

  1997年在奥地利留学的中国青年学者潘建伟与荷兰学者波密斯特等人合作,首次实现了未知量子态的远程传输。这是国际上首次在实验上成功地将一个量子态从甲地的光子传送到乙地的光子上。实验中传输的只是表达量子信息的“状态”,作为信息载体的光子本身并不被传输。

  经过二十多年的发展,量子通信这门学科已逐步从理论走向实验,并向实用化发展,主要涉及的领域包括:量子密码通信、量子远程传态和量子密集编码等

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