在计算、信息安全和精密测量等领域，量子系统有望在性能上超越经典系统。自量子力学建立至今的百余年，这一领域已取得令人瞩目的进展。
量子计算机已经实现“量子优越性”这一里程碑——它们能够处理经典超级计算机无法处理的问题。而在安全通信方面，量子密码学实现了“无条件安全”：即使拥有无限的计算能力，也无法破解通信内容。在时间和重力测量等方面，量子传感器也达到了前所未有的精度。例如，用于地震探测和导航的冷原子重力仪已开始商业化应用。
由中国科学技术大学潘建伟、朱晓波、彭承志等成功构建的105比特超导量子计算原型机“祖冲之三号”，处理量子随机线路采样问题的速度比目前国际最快的超级计算机快千万亿倍，再次打破超导体系量子计算优越性世界纪录。（新华社/发）
然而，除量子加密装置和量子传感器外，其他量子技术仍处于实验室到现实应用的过渡阶段。未来几年，量子模拟有望在量子化学、高温超导等方向取得突破。但要实现能解决广泛问题、具备抗干扰能力的通用量子计算机，仍需10至15年的持续努力。目前的关键挑战在于如何保护量子比特的脆弱量子态，使其免受误差和外界环境噪声的干扰。
推动量子信息技术健康有序发展，以下三点至关重要：
首先，要防止泡沫的产生。尽管有不少企业宣称可以在金融、蛋白质模拟等复杂计算领域提供量子计算服务，但实际上相关技术报道中仅演示了小规模的量子算法。当前量子计算机的硬件水平尚无法在具有实用价值的问题上体现量子优势，距离大规模商用还很遥远。
夸大其词的宣传会误导公众和投资人对量子计算产生不切实际的期望。从长期来看，这会打击整个社会对量子计算甚至量子信息技术的信心。为防止泡沫产生，学术界有责任通过各种方式向公众介绍量子技术的真实水平，帮助他们形成对量子技术发展前景的理性预期。
第二，量子信息技术的发展需要长期的资金支持。其中，稳定的政府投入是量子信息技术长期发展的基本保障。量子信息技术的研发尚不能完全通过市场化来筹集资金，美国、欧盟、英国以及中国等主要经济体形成共识，近年来大幅增加了政府在量子信息研发方面的资金投入。与此同时，来自民间的投入是将新兴技术推向现实应用的重要驱动力。近年来对量子信息技术的民间投资已开始活跃，其中包括谷歌、IBM、微软、英伟达等科技巨头，加速了量子计算从实验室到产业应用的迭代步伐。
第三，广泛且积极的全球合作至关重要。国际学术交流一直是推动科学技术发展不可缺少的动力，量子力学的发展历史充分印证了这一点。
20世纪20年代，印度科学家萨特延德拉·纳特·玻色与身在瑞士的阿尔伯特·爱因斯坦通过通信，共同预言了玻色-爱因斯坦凝聚态的存在——这一低温物质形态后来在1995年由美国科学家首次通过实验实现，并成为量子器件的重要基础。与此类似，量子通信的理论框架最初由美国和加拿大的学者提出，早期的原理验证实验在欧洲完成。最终，全球尺度的量子通信网络由中国科学家与奥地利、南非、加拿大等国的研究者合作实现。
然而，量子信息技术的快速发展在彰显巨大应用潜力的同时，也对国际科研协作机制提出了新的要求。事实上，大多数的量子信息技术仍处于实用化的前夜，建立全球性的合作是推动其早日惠及全人类的关键进程。
与上一世纪的量子革命一样，以量子信息技术为代表的第二次量子革命必将带来人类物质文明的巨大飞跃。量子信息技术还需要长期的发展，一个积极、理性且促进合作的环境是必要的。
（作者为中国科学院院士、中国科学技术大学常务副校长，本文英文原文发表于《自然》杂志）
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