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量子科技领域第一梯队,仅次于美国的中国, [复制链接]

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在过去的9月份,IT界有两件大事。除了在浙江乌镇召开的年世界互联网大会,还有在安徽合肥召开的量子产业大会。这次大会展出了很多量子产业的黑科技,比如,使用量子保密通信的微型量子卫星接收站,可以看到纳米级微小结构的量子钻石原子力显微镜,用秒求解万个样本的数学问题,等等。

如果你置身大会现场,你能真实地感受到“第二次量子革命”正在到来。近两百年以来,人类社会的几次技术革命中国都错过了,我们是以后来者的身份奋起直追;而这一次的量子革命,是中国第一次有实力全面参与、甚至是担任领导者的技术革命。根据《年全球量子信息发展报告》,中国在量子科技领域总体处于第一梯队。年在量子计算领域和量子测量领域的论文发表数量,中国均仅次于美国,位列世界第二位。

有一个非常有意思的技术细节值得我们注意。现在我们提到计算机,默认它的计算模式就是二进制的,用(0,1)表示。但量子计算机却不一定要遵循这个惯例,它可以在硬件底层实现三进制的运算,用(-1,0,1)表示。可以这样理解:二进制只能做“对、错”这两种逻辑运算,而三进制能够做“对、错、不知道”这三种逻辑运算。

但三进制并不是量子计算机的创举,而是历史上早就出现过。往早了说,早在年,英国发明家托马斯·福勒就发明了世界上第一台三进制的机械计算机。而世界上第一台三进制的电子计算机,是在年由苏联的莫斯科国立大学研发出来的。比起同时代的二进制计算机,这台计算机不仅运行更稳定,而且编程更简单。

但是,苏联没有对这种计算机投入持续研发。再加上,传统的半导体材料在实现三进制的时候可靠性不足,这种不足在芯片中晶体管数量少的时候不明显,但是在芯片中动辄需要上亿个晶体管的时候就暴露出来了,最终,二进制计算机大获全胜。当时可能谁都不会想到,几十年后,在量子计算时代,三进制又杀回来了。由于量子计算机可以保留丰富的物理信息,很多科学家都认为,三进制可能才是量子计算机的最终归宿。

所以技术创新的历史,不是我们通常以为的那样直线进化的,而是一种轮回。有的技术路线在竞争中落败,并不意味着它永远被淘汰,很可能它是在等待下一个历史机会,比如刚才说的三进制计算机。

还有在通信领域,人类社会最早的烽火传信,就是无线通信;后来贝尔发明有线电话,这是有线通信;后来又陆续出现了无线电报——有线电视——无线电话——有线光纤,你看,整个通信史,就是有线和无线“各领风骚数十年”。即使在5G时代,有线传输技术也不会消失,各个基站之间以及到核心机房之间的信号传输还是需要光缆。

再比如,在船舶技术领域,最早有两种驱动路线在竞争——螺旋桨和明轮驱动。明轮的形状好像一个大车轮,一般装在船的两侧。两种技术都是在19世纪初出现的,一开始,明轮蒸汽船的性能比螺旋桨要好,所以,世界上最早的一批蒸汽船都是采用明轮驱动。

几十年之后,英国海*对螺旋桨性能进行了改进,并在年举行了一次可能是历史上最著名的拔河比赛:一艘是叫“响尾蛇号”的螺旋桨船,另一艘是叫“爱里克托号”的明轮船,两艘船都是吨级、千瓦,它们朝相反方向进行拔河,结果,“响尾蛇号”螺旋桨船胜出。从那之后,螺旋桨船开始取代明轮船,成为船舶技术的主流,直到今天。不过,年上海一家船舶公司研发出了一种新型的高速船舶,它采用的“飞轮”就是明轮驱动的升级版。

所以“技术的轮回”,并不是指旧技术线路的简单回归,而是一种螺旋上升的技术演进趋势。

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