科創院士談｜“墨子號”衛星總指揮王建宇：很多冠以“量子”的公司是有意誇大

量子科技是當下全球科技競爭的新熱點之一。2016年8月16日，隨着全球首顆量子科學實驗衛星“墨子號”發射成功，並於5個月後正式交付，中國一舉站到了國際量子科技的最前沿。

量子科技的最新研究進展與產業化前景如何？“墨子號”的成功對中國科技創新有何啓發？4月15日上午，中國科學院院士、也是“墨子號”的副總設計師、衛星總指揮王建宇，受邀在深圳分享了他的觀點。這也是深圳創新發展研究院、博研商學院、深圳企業聯合會聯合主辦的“科技創新院士報告廳”系列活動的首秀。

王建宇說，量子論與相對論是20世紀物理學領域的兩大重要發現，其中前者與人們的日常生活更加密切相關。沒有量子力學、沒有量子論的發現，就沒有集成電路，沒有半導體工業，“大家手上的手機也會通通沒了”。隨着人類對量子世界認知程度和掌控能力的提高，量子力學目前發展出了三大研究方向：一是量子通信，二是量子計算——這有可能會是一項顛覆世界的技術，三是量子精度測量。

因爲量子有不可複製和不可分割的特性，所以對信息加密傳輸具有重大意義。一些人以爲，量子通信是“比光通信還要先進”的一種全新通信技術，王建宇說，其實不然，“量子通信是現代通信手段的一種補充，他在通信當中只產生不可破譯的密鑰，起到保密的作用。”“墨子號”也不是“量子通信衛星”，而是一顆“量子科學實驗衛星”，用於量子科學實驗，驗證物理學上的一些原理。“墨子號”原本已超過了2年的設計壽命，後來又做了3年的延壽，目前依然在正常工作。

“墨子號”的名字是整個研究團隊的牽頭人、中科院院士潘建偉起的。“科聖”墨子既是哲學家，也是科學家。《墨經》有記：“景。光之人，煦若射，下者之人也高，高者之人也下。”這是世界最早關於小孔成像原理的文字記載。“墨子是我們研究光學的祖宗。”王建宇笑言。

2017年，“墨子號”在世界上率先成功實現千公里級的星地雙向量子糾纏分發，爲量子網絡和量子通信實驗研究奠定了堅實基礎。由於量子糾纏非常脆弱，會隨着光子在光纖內或者地表大氣中的傳輸距離而衰減，以往的量子糾纏分發實驗只停留在百公里的距離。研究論文在《Science》雜誌上發表，後來獲得《Science》年度最佳論文獎。該獎由不同國家的科學家獨立投票選出，每年只授予幾篇論文。當年9月，“墨子號”完成了全球首次洲際量子保密通信。

“‘墨子號’從原理到工程技術，都是我們中國人自己做的，國際上沒有先例。科學研究上，第一和第二有本質的區別，這一點是值得我們自豪的。”王建宇說。

掌握了量子科學，究竟能給人類生活帶來怎樣的改變？王建宇說，量子科學其實已經滲透到了各個領域、各個學科，包括半導體物理、量子化學、量子生物學等，所以在很多地方都會起作用。例如基於原子干涉的量子陀螺儀，其測量精度比傳統的高精度陀螺儀高几個數量級，可實現潛艇半年以上的自主導航；量子定位系統，可以實現超高精度的定位；量子雷達，讓人不可隱形；量子計算，可以比傳統的計算方法快好多倍。

如此豐富的應用前景，意味着量子產業巨大的市場想象空間。但王建宇指出，目前量子產業的門檻相對較高，一些技術離實際利用還較遠。量子信息的核心技術還在突破中，學術的爭論至今沒有結束，產業的技術風險和市場風險都比較大。而當前市場上層出不窮的冠以“量子”的公司，其中不乏“有意誇大”者，可謂魚龍混雜。

基於“墨子號”的實踐，王建宇總結了中國式科技創新的成功之道，比如：原創的科學思想是靈魂，這有賴於堅持開放交流；決策者的眼光和擔當精神，它關乎資源保障；兵團式的多學科、多團隊協同互補，“科學家做科學家的事，工程師做工程師的事”；鼓勵創新、包容失敗的文化；因人而異的評價體系，以及“敢於在‘破壞性創新’中發展高技術”，等等。

“中國的科技創新，我們原來是追求‘相同’，人家做了什麼我也做什麼，現在要追求‘不同’，不能老跟着人家屁股後面走，要從‘跟蹤’向‘引領’跨越。希望我們國家從‘科學的春天’來到‘創新的春天’，我相信已經到了。”王建宇最後說。