把光留住！

季海

20世纪初建立的量子力学，堪称人类历史上最重大的科学革命之一，它催生了半导体、激光、核能、超导体、核磁共振和全球卫星定位系统等重大的技术发明，使人类在信息、能源、材料和生命科学等领域獲得了空前的发展。可以说，量子力学从根本上改变了人类的生活方式和社会面貌，促进了物质文明的巨大进步。

量子信息技术研究与应用，有望成为未来重大技术创新的动力源和助推器。全球科技强国对此高度重视，纷纷开展国家级量子科技战略布局并大幅增加研发投入。

中国在量子通信领域走在了世界前列，2016 年发射了世界首颗量子科学实验卫星“墨子号”，2017年建成了长达2000多公里、安全等级很高的量子通信骨干网络“京沪干线”。

把“光”存起来

2021年4月，中国量子科学研究出现新突破——中国科学技术大学郭光灿院士团队的李传锋、周宗权研究组在一次实验中，把光的存储时间提升到了1小时，世界为之震惊！

这代表着什么？请往下看。

现代社会，随着光纤的全面铺开使用，光已经成为现代信息传输的重要载体。然而，光纤传播也有缺点：如果要进行长距离的信息传输，光信号存在衰减以及失真的情况，影响传输效率。有的国家尝试利用中继卫星来解决这一问题，但成本过高且十分复杂，并不是最优解。

把光存储起来，则是解决光信号长距离传输衰减问题的最好办法。只要科学家建立一个光量子存储系统，再将这个系统运用到卫星上，问题不仅能迎刃而解，还能实现全球范围内的量子通信。

为了建立起光量子存储系统，从 20 世纪 90 年代开始，世界各国的科学家展开了一系列研究。最先出成果的是美国，1999年，哈佛大学的科研团队尝试把光变慢，从而将光禁锢起来，最终在2年后成功把光存储了几千分之一秒，但这与长期存储还相去甚远。

美国之后，德国也于 2013 年研究出了成果。德国科研团队利用电磁诱导透明效应，成功把光留住了1分钟，但离建立光量子存储系统的目标仍然很远。

相比之下，中国的中科大团队把光成功留住 1 小时，显然在量子通信领域向前跨了一大步。中国科学家这次采用了新方法，成功让一束长600米、秒速30万公里的光脉冲停了下来，将其存到5毫米厚的晶体中，过1小时后再取出。而1小时后放出来的光，还是“活”的！

突破了光存储技术，在未来，中国还可能实现量子U盘的研发。相比较普通 U 盘，量子 U 盘无须担心技术泄密，即使U盘丢失，丢的也只是外壳，里面的数据将被永久保存在存储系统中，外人无法破解和使用。

争夺“墨子霸权”

2020年底，中国科学技术大学潘建伟院士团队成功制造出量子计算原型机“九章”，震惊整个科学界！国际顶级学术期刊《科学》发表了该项成果，评价这是“一个最先进的实验”“一个重大成就”。

过去10年内，美国凭借谷歌研制的量子计算机“悬铃木”建立了“量子霸权”，控制了53个量子，并且一直保持着领先地位。所谓的“量子霸权”，就是量子计算机的计算能力超越现有的超级电子计算机，至少同时控制48个量子。

现在，中国的“九章”可以同时控制76个量子，远超他国量子计算机所能控制的量子数量，可见中国在该领域的领先地位是多么稳固！