「長江學者」孫洪波：量子科技將顛覆人類未來
剛剛結束的GMIC 2016全球移動互聯網大會上，人工智慧成為萬眾矚目的焦點，自AlphaGo圍棋橫掃李世石之後，人工智慧的熱潮再次升溫。毋庸置疑，人工智慧正在成為人類未來科技的鮮明符號。但事實上，與人工智慧相比，量子信息技術可能更具革命性和顛覆性。吉林大學電子科學與工程學院院長孫洪波指出，量子信息技術已經經歷了理論框架、原理驗證、系統演示階段，距離廣泛應用還差實用器件這臨門一腳。量子信息與微納集成器件製備技術相結合，量子系統走向小型化、晶元化和集成化，將為其應用帶來關鍵突破。
作為超精細激光加工領域世界知名的科學家、教育部「長江學者」特聘教授，孫洪波目前的研究重心為量子晶元激光微納製備研究。幾個月前，在國家自然科學基金委員會公布的2015年度重大項目評審結果中，孫洪波牽頭的「飛秒激光直寫光量子集成晶元基礎研究」重大項目獲得批准。
孫洪波日前接受記者採訪時表示，「量子技術是顛覆性技術」，而中國目前已經在量子晶元、量子通信、量子點顯示等領域取得了突破，將為社會經濟和人類生活帶來深遠、深刻的影響。此前，中科院院士歐陽鍾燦、頂尖的化學家彭笑剛等權威專家就指出，量子點將是顯示領域的未來，是產業轉型升級的新引擎。
「量子科技潛在優勢明顯，可能深刻改變中國產業發展路徑」
孫洪波告訴記者，量子技術以量子效應為基礎，在應用上大體上可以分為量子調控和量子信息兩個方面。第一方面應用主要體現納米材料和納米器件，納米電子和納米光子學就是當前光電子領域的前沿和熱門研究方向：一般將材料的某一個或者所有維度的尺寸減小納米量級(0.1nm-100nm範圍)，量子效應會顯著改變材料的光電磁或機械特性，量子點發光波長調控就是利用這一效應。第二方面是利用量子效應的深度應用。當前熱門量子通信、量子計算和量子計量都屬於這一範疇。兩個方面的研究相比，前者是基礎，相關工作如火如荼；後者是前者價值的又一個直接體現，已經開始發軔，可能對信息技術產生顛覆性影響。
「量子信息技術具有兩大優勢，一個是大容量，另一個是絕對安全。」
孫洪波介紹說，量子體系的波函數在空間分布具有幾率性，將信息載入在幾率幅上，載入信息的容量隨量子比特數呈指數增長，這就是量子信息大容量、高速度特性。應用於密碼破譯時，當前國際公認、廣泛使用的密碼體系幾乎無密可保。量子通信還一個特點，那就是一旦被竊聽，馬上就會由於信號丟失被發覺，所以具有物理本質上的絕對安全性。
量子晶元是量子信息走向大規模工業應用的關鍵一步。
據了解，在當前各種微納製備技術中，飛秒激光直寫技術由於其內稟的高精度三維加工能力受到廣泛重視，量子隨機行走等大量重要的光量子信息操作原理驗證器件，都已經利用飛秒激光直寫技術實現了。但面向具有實用前景的光量子集成晶元的要求，該技術製備的器件本身還面臨損耗、精度和三維拓撲等關鍵科學與技術問題的挑戰。而孫洪波牽頭的「飛秒激光直寫光量子集成晶元基礎研究」課題，就是要解決這些問題，推動量子信息系統邁向固態器件化、小型化和集成化，希望為我國信息技術的跨越式發展提供科學基礎與核心技術支撐。
孫洪波認為:
目前傳統集成電路晶元面臨很大挑戰，摩爾定理髮揮作用的空間越來越小，利用降低線寬、增加單位面積和單位體積內晶體管數目來提高晶元性能的傳統做法，已經難以為繼。而通過量子信息技術，卻有可以讓晶元在處理能力和運算速度上產生革命性的提升。
可以說，量子晶元將為晶元產業帶來了革命性的突破點。事實上，量子科技正在深刻改變我國多個產業的發展。我國研製的世界首顆量子通信衛星有望在今年7月發射，量子科技助力通信事業大發展。而在顯示產業，自2014年TCL推出中國第一台量子點電視後，量子點顯示作為下一代顯示技術的趨勢逐漸明朗，越來越受到行業和專家的關注和推崇。
「量子點發光項目技術成熟度比較高，理論上的瓶頸已經沒有了。」
孫洪波認為，應用於顯示的量子點是典型的無機納米材料，其尺寸在10個納米以下，可以通過尺寸和表面包覆層調控發光波長，這是典型的量子效應， 可以實現紅綠藍全色發光，具有更寬廣的色域覆蓋和更精準的色彩控制。
孫洪波的看法與其他專家不謀而合。今年兩會期間，中科院院士歐陽鍾燦就指出，量子點技術不是簡單的顯示科研成果，而是真正的技術成果。而全球頂尖的化學家、浙江大學教授彭笑剛日前接受記者採訪時表示，從低成本、低功耗、低環境代價的顯示技術，擺在人類面前的選擇目前只有一個、或者說是最可能的一個，那就是以電致發光為基礎的量子點LED顯示。
可以說，量子科技蓬勃發展之勢已成，為相關產業帶來新的發展契機，注入新的動能，進而也促進了中國經濟社會轉型發展。
「量子科技最具革命性前景，將顛覆人類未來」
「在當前的信息技術中，量子科技是最具革命性前景的，給整個人類產生的影響完全是顛覆性的。」孫洪波認為，量子科技的未來充滿無限可能，人類生活和社會生產都將因量子科技而深刻改變。
「量子晶元支撐下的量子信息系統，或能將人一生的信息記錄下來，再結合生物技術通過複製將實體造出來，讓人的實體和「靈魂」再現」， 談及自己正在研發的量子晶元，孫洪波為記者勾勒出了一個充滿科幻的未來:
「
「量子信息如果進一步與人工智慧結合起來，人類自身的命運將受到前所未有的挑戰。僅僅是人工智慧，就已經造成了人類對自己未來的擔憂，更遑論量子信息技術與人工智慧相融合的挑戰。
」
而在量子信息方面，孫洪波認為「未來前景不可限量」
他指出，量子通信系統現階段的情況和1946年人類首台計算機剛出現的時候很相似，跟當時計算機誕生的意義一樣重大。事實上，中國在量子通信上的成就正在引發全球關注。美國《大眾科學》雜誌網站3月4日文章刊發《中國量子科學實驗衛星將永久改變加密學》一文，指出中國即將發射量子科學實驗衛星的舉動，為中國打造堅不可摧的通信系統鋪平道路。這也意味著中國將成為全球量子通信技術的領頭羊，為中國擴大國際影響力奠定基礎。
量子點電視是量子調控應用的牛刀小試。除此之外，量子點的特性其實非常適合做可穿戴設備。通過量子點，未來可以實現隨身太陽能電池、柔性顯示，通過衣服、窗帘等介質就可以觀看電視。讓人振奮的是，量子點顯示的未來正在靠近。今年兩會期間，TCL集團董事長李東生在接受記者採訪時就表示，TCL這兩年一直大力推動半導體新工藝的印刷顯示技術，希望用三到五年的時間把新一代印刷顯示工藝開發成熟，能夠在下一輪顯示技術競爭中和國際領先水平同步。
可以說，無論是在量子晶元、量子通信和量子計算等量子效應的深度應用，還是在顯示的初露鋒芒，量子科技都呈現出了充滿無限想像的未來。也正是因為如此，量子科技已經受到了國家層面的重視，上升到國家戰略。此前，在《中共中央關於制定國民經濟和社會發展第十三個五年規劃的建議》起草的時候，習近平總書記就指出，要將量子通信列入國家重大科技項目。此外，量子點電致發光顯示已經成功列入戰略性先進電子材料國家重點專項中，成為國家戰略級的未來發展方向之一。
「量子技術是顛覆性技術，它不是幾萬億、十幾萬億的概念，它對國防、對經濟帶來的完全是顛覆性的影響。」孫洪波認為，量子科技帶來的，不僅是產業效益的增長，更重要的是，將對國防事業、經濟發展產生深刻變革和長遠影響。「可以說，人類未來將被量子科技顛覆。」
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