《量子宣言》全文,欧盟即将启动10亿欧元量子技术项目

导言:继石墨烯和脑科学项目(2013年)之后,欧盟在科研领域再次发力,计划于2018年启动规模相当、总额10亿欧元的量子技术项目,希望借此促进包括安全的通讯网络和通用量子计算机等在内的多项量子技术的发展。尽管这一项目的开展方式还未敲定。该项目在规模、时间跨度以及目标实现等方面,与欧洲目前的两大旗舰项目——石墨烯旗舰项目和人类大脑工程相当,资金将来自欧盟和其他欧洲国家。

德国乌尔姆大学与斯图加特大学的整合量子科学和技术中心负责人托马索·卡拉尔科表示,欧盟委员会很可能在资助这一旗舰项目方面起实质性作用。卡拉尔科是这一计划背后的蓝图《量子宣言》(见以下正文部分)的联合起草人之一。他表示,目前世界各国积极涉足量子技术,如果没有这一计划,欧盟可能会沦为二线玩家。

4月19日,欧盟委员会正式宣布,打算支持这一计划,将其置于欧洲开放科学云计划之下。欧盟委员会同时还表示,在2020年前,将在云计算领域投资20亿欧元。 欧盟委员会认为,这一旗舰项目将刺激欧洲量子技术的发展,这些技术是第二次量子革命的一部分。第一次量子革命揭示了量子力学的基本原理,激光和晶体管等设备因此问世。欧盟量子计划将包括支持更容易市场化的系统,比如量子通讯网络、超灵敏的照相机、能帮助设计新材料的量子模拟器等。同时,它也将关注长期项目,比如通用量子计算机以及手机用高精度传感器等。欧盟委员会将于今年5月17日至18日在荷兰阿姆斯特丹举办的欧洲量子会议上宣布更多细节。以下是《量子宣言》全文。


一、发起宣言


这项宣言号召欧洲国家和欧盟委员会发起一项十亿欧元的量子技术旗舰计划,该项目将于2018年启动,也是欧洲 H2020 研究和创新框架项目(European H2020 research and innovation framework programme)的一部分。宣言得到广大欧洲产业、研究机构以及科学家们的支持。


第二次量子革命正在世界范围内广泛展开,推动科学、工业和社会取得革命性进步,这项计划旨在让欧洲在这次革命中保持领先地位。计划将创造新的商机、解决全球性难题,提供战略性安全能力并为将来撒下尚未想象到的能力的种子。这场革命正在世界范围内展开,发展欧洲量子技术实力将会创造一个获利颇丰的知识产业并产生长期的经济、科学以及社会效益。这次革命会让欧盟更可持续、更高效、更富创业精神和更加安全。


计划目标


启动一个富有竞争力的欧洲量子产业,在未来全球产业蓝图中,让欧洲处于领先地位。


1. 扩大欧洲在量子研究方面的领导地位和优势。


2. 让欧洲成一个充满活力和吸引力的地区,吸引量子技术方面的创新性企业和投资。


3. 从量子技术发展中获益,为全球性难题提供更好的解决方案,比如能源、健康、安全和环境方面。


重要行动


1. 为量子科技有关科学活动的增长提供支撑。


2. 为量子技术打造一个良好的创新和商业创新生态系统。


3. 为新水平的产研协调合作提供便利,将量子技术的发展从实验室推广到产业。


4. 通过聚焦科学、工程和商业交叉领域教育,增强关键想法和能力的公共意识,打造新一代欧洲量子技术专家。


5. 协调整个欧洲在量子技术上的公共投资和战略。


6. 促进目前没有强大量子技术研究项目成员地区的参与。


这项声明的支持成员呼吁欧洲国家和欧盟委员会循序渐进实施倡议行动,提供支持,帮助建立这项欧洲旗舰计划。

image.png低温稀释制冷机(<5mK) ,实验作为量子计算机基础超导量子比特。

image (1).png用于离子量子计算和模拟的片段芯片陷波器


二、欧洲为什么现在就要行动起来


欧洲需要战略性投资


有智能集体组织中,作为一种正合博弈,那么,它们就必须在压力中成长起来并随着每一种文明计算能力的增加而扩展开来。」


量子力学法则统治着原子级别物理学,基于量子力学的技术将引发新一波技术浪潮,创造出新的商业模式并帮助我们解决当下面临的全球性难题。在过去的一个世纪中,人类已经掌握了量子物理的基本原理。如今,量子理论未加开发利用的内容已经成为一些有着深远影响应用技术的来源,包括安全沟通网络,为生物医学成像开发的敏感传感器以及全新计算范式。在功能、敏感度以及速度方面,量子技术能够推动这些产业中的每一个取得革命性进步,也将是许多产业和市场获取胜利的决定性因素。在安全信息储存、领域传输,创造新材料解决能源问题以及医学领域,这些应用对于欧洲独立和安全来说,有着战略重要性。世界范围内,政府和公司包括谷歌、微软、英特尔、东芝以及IBM 都在投入巨资开发量子技术潜力。对于欧洲来说,在新兴技术中保持领先地位,参与到全球量子产业当中去,需要扩大投资规模,好好利用欧洲的科学和工程优势。


为了领导第二次量子革命


第一次量子革命——理解和应用微观领域的物理法则——产生了开创性技术,比如传感器,固态光和镭射以及GPS。如今,我们能够在定制化系统和材料中使用之前未加开发的量子效应,这为第二次革命铺平了道路。如今,量子理论已经全面建立起来,我们要以全新方式看待这个世界:同一时间,物体可以有不同的态(叠加),无需任何直接物理接触就能彼此深刻关联(量子纠缠)。还有许多革命性的应用,从上市时间较短的产品到可能需要十年或者更多时间研发的革命性新技术。人们期待着可以用量子计算机在短短数分钟内,解决超级计算机在今天和明天都无法解决的难题。而这,接下来又会为设计化学过程、新材料——比如,高温超导体,机器学习新范式和人工智能,播下变革的种子。以量子相干性为基础,我们能以完全安全的方式保护数据,信息窃取将无路可循。量子技术也会引发超越当前材料和化学合成能力的模拟技术,还会产生具有史无前例敏感度和准确性的计时器和传感器,对航海、金融交易跟踪以及医疗诊断产生潜在影响。


量子技术领先领域的发展——如下图所示——有望产生革命性应用,这些应用会对普通民众生活产生切实影响。每一个领域都有自己的时间轴。比如,在不久的将来,新量子传感器有望出现在商业市场,不过,量子计算机可能还要再等十年。为垄断性应用奠定基础的科学、工程方面的里程碑技术,其发展轨迹是以欧洲领先科学家的预测为基础的。下面的时间轴只是一种说明,并不完整。历史已经证明,很难预测一项颠覆性技术的关键应用;这些技术不避免地创造出他们自己的应用方式。第三部分,我们会更加详细地描述技术发展过程中的里程碑技术。


QQ截图20160425094816.pngQQ截图20160425095536.png

通信(如上图):


0—5年:


A. 量子中继器核心技术  

B. 点对点安全量子通信


5—10 年


C. 远距离量子网络  

D. 量子信用卡  

E. 有加密和窃听检测功能的量子中继器  

F. 融合量子通信与经典通信,保卫欧洲互联网安全


模拟器:


0—5年


A 材料中的电子运动模拟器  

B 量子模拟器和网络新算法  


5—10年


C 新型复杂材料的研发和设计  

D 量子磁电通用模拟器 

E 支持药物设计的量子力学和化学反应机制模拟器


传感器:


0—5年


A. 小应用程序中的量子传感器(包括:健康监测,地质调查,安防设备中的重力和磁传感器) 

B. 针对高频金融交易中进行时间戳操作的原子钟将更加精准


5—10年


C 针对更大量应用,包括汽车,建筑工程 的量子传感器

D 量子导航手持设备  

E 基于引力传感器的重力成像设备  

F 将量子传感器集成到客户端应用中,如移动设备中


计算机 : 


0—5年


A. 有误码检测保护或拓扑性保护的逻辑量子比特位操作 

B. 量子计算机新算法

C. 与小量子处理器的执行技术相关的算法  


5—10年


D. 用大于100物理量子比特的,有特定用途量子计算机解决化学和材料科学难题 

E. 集成量子电路和低温经典控制硬件  

F. 通用量子计算机超过传统计算机的计算能力


image (2).png

量子原子钟(如上图):


量子原子钟可与GPS时钟同步,提供更高级别的定时稳定性和可追溯性,在无法使用 GPS 恶劣环境中也可进行操作。这些定时方法也可用于金融机构——管控高频交易的时间,提升管控性能和金融市场稳定性,同样可用于电信,广播,能源及安防设备中。


量子传感器:


有建筑项目的公司和公共机构会购买和使用利用了量子叠加或量子纠缠技术以实现更高程度敏感性和分辨率的量子传感器。比如,用来测量地下空洞,探测矿藏,或遗留下来的基础设施等。也将被用于提供非侵入性检测诊断。


安全城际量子链路


一条连接不少欧洲国家首都的安全城际量子链路将使得无窃听风险传输高敏感数据成为可能。这条链路可能包括基于地面或卫星的保护节点,这些节点源自原子可信任结点和量子中继器。


量子模拟器


可以基于模拟材料或化学反应等特定目标,创建量子模拟器。该模拟过程可探索新型处理过程或物质特性,并生成新型物质,作为设计多个领域(比如能源和交通)所需新材料的工具。


全球量子安全通信网络


一个全球量子—安全通信网络——将量子与传统通信、加密技术结合后的量子网络——可以保证互联网交易的安全性,并可避免量子计算机完全打破传统加密机制的风险。


通用计算机


通用量子计算机的计算性能将会超过未来最强大的传统计算机。量子计算机将会可重复编程,并可用来解决最复杂的计算难题,比如优化任务,数据库搜索,机器学习和图像识别等,也会对欧洲智能行业做出贡献,并有助于提高欧洲制造业的效率。


建立在欧洲科学优势的基础上


20世纪头几十年间,一批年轻的欧洲物理学家创建了量子物理,我们非常熟悉这些人的名字:波尔,普朗克,爱因斯坦,海森伯格,海森堡,薛定谔,泡利,狄拉克,居里,德布罗意等等。时间过去百年,在量子研究领域,欧洲仍然首屈一指。与其他地区相比,欧洲研发人员队伍强大,研究范围广阔,并将基础研究,应用科学,工程学联系在一起。欧洲有很多顶级研究机构,囊括了量子科技的个个方面,包括基础物理,电子,计算机科学等。过去20多年来,欧洲投入了5亿欧元支持该领域前沿研究。来自欧盟未来和新兴技术项目组织的早期支持,已经帮助培育出一个组织良好、真正的欧洲科学界,在量子技术领域拥有享誉全球科学和技术专家。几个成员国对量子技术的资金支持正在不断增多,最名的是英国(2.7亿英镑给了一个五年的项目)和荷兰(1.46亿欧元的10年项目)以及 ERANet(QuantERA)的量子科技工程,资金3000万欧元。


行业中对量子科技不断增长的兴趣。


欧洲如下公司表现出了兴趣,包括  Airbus Defence and Space, Alcatel Lucent, ASML, Bosch, IBM, Nokia, IMEC, Safran, Siemens  和 Thales 等,且数量还在增长。小中型高科技企业,如  e2v, Gooch & Housego, ID Quantique, M Squared Lasers, Muquans, Single Quantum 和 Toptica 等,都在他们特定市场处于领先。


在半导体,电子,光产业的全球产业链中,欧洲所处的关键位置是能够增进产业的吸收和接纳。如果量子技术会产生经济 效应,那么,公司的利益应该在未来项目中得以重新认识,这一点非常重要。在商业环境中提供用于使用和制造设备的主体是公司。他们将驱动更高的生产量,降低成本,刺激新应用和新市场的增长。世界其他国家,如美国,中国,日本等,也对开发量子科技潜力表现出越来越高的兴趣,政府对此的战略和经济雄心日渐增强,很多非欧企业在欧洲或其他国家的量子科技市场中,也进行了巨额的投资。


小知识:关于量子通信。对于客户,企业,政府来说,通信安全具有重要战略意义。目前,通过传统计算机进行加密来保证安全,不过,这一传统或许会被量子计算机打破。基于量子加密技术的安全解决方案没有通信风险,如今已经可以商用。这源于量子随机数(大多数密码协议中的一个重要原始码)产生过程的特点。但是,这种绝对安全只在300公里以内距离的信息传输才有效:量子信息安全在于它的不可克隆性,同样地,在传统中继器中,量子信息具有不可延迟性。中继器基于信任节点或全量子设备,某些卫星也有可能属于中继器,而我们需要这些中继器能够覆盖全球范围。信任节点机制的优势在于,该机制可提供合法拦截访问,很多国家需要这一点,而且这一机制已经施行。量子中继器利用了多模态量子记忆,优势在于能够扩展信任节点之间的距离。


全量子中继器的组成部分有两方面:一个小型的量子处理器,和一个将信息转换成光子(与今天互联网中的光电器件相似,但有量子功能)的量子接口。这些主要构件在实验室中已经演示完毕,但是,投放市场之前仍需要多年研发。一旦研发完毕,真正的互联网级别的量子安全通信将变成现实。


虽然长距离量子比特传输只能通过光子实现,但是,仍然存在各种平台可实现量子存储器,在中继器节点上储存和处理存储信息。目前,欧洲或成员国正在投资的主要内容有被困离子,光学谐振腔中的原子,钻石色心和量子点等。世界领先的中小企业,如瑞士公司 ID Quantique,大公司,比如如东芝,等在欧洲量子科技领域也异常活跃,而且国有通信公司,如英国电信,也在加大参与力度,与此同时,多亏欧洲电信标准化协会(ETSI)的努力,该行业标准化也在稳步推进中。


三、发起雄心勃勃的欧洲计划


为长期的繁荣和安全创造出有竞争力的产业


为了让欧洲从第二次量子革命中收获到巨大的利益,并确保它的独立与繁荣,我们需要协调欧洲各国的努力并将其规模化。一场世界范围的技术和才智竞赛已经开启,因为所涉的战略和经济利益都极高。世界其他地区正在加速赶上,因此,欧洲不能让自己落后,不能让人才和知识流失。很重要的是我们应认识到,在欧洲上尚不存在能与美国和其他国家相比的连贯的、大规模的全欧范围的量子技术项目。欧洲量子技术的研发面临着碎片化和被仿制的风险。欧盟成员国和委员会过去二十年的持续投资使得欧洲处于一个强有力的位置,能够利用这些正在涌现的机遇。在发展技术方面的定向投资将充分利用在基础科学领域的过往投资,从而获得潜在的巨大优势。除了那些主要应用之外,那些能为其他部门带来经济和社会影响的派生性技术常常也会从那些改变游戏规则的新技术中产生。


为了解锁量子技术的全部潜力,为了加速技术的发展并把商业产品带给公共和民营市场,我们需要一个雄心勃勃、长期的、旗舰级的计划,把全欧洲教育、科学、工程和创新联合起来。一个包容广阔的欧洲计划将见证杰出的研究团队和相关产业主体在一幅雄心勃勃的线路图上向着共同的目标彼此协作,并平衡长期的量子技术研究和对短期项目的投资。必须让公司们获得对创新的公共支持,从而能启动这些技术的供应链,并将实验室演示转化为商业产品。欧洲计划的各个要素展现在下面的图表中。


QQ截图20160425100209.png

欧洲量子技术计划中的要素


量子技术计划的构架建立在教育和科学的强大基础上。它采用致力于重点目标的任务驱动型项目来把这一基础转化为能强烈吸引企业兴趣的创新。


这一计划是一个广泛的、非中心化的、包含各重点创新机构的集簇和协作的项目,具有相应的优势和灵活性。这个广泛的项目可以利用来自全欧洲的多个学术和工业合作伙伴的种种不同的能力和思想,它同时也能提供资源来为那些公认为最有潜力的概念提供加速。


这一项目中的工程部分,需要能理解对新技术的设计、建设和使用。大体来说,它是从概念、理论和一次性实验向可应用的产品装置的转变。


这一结构中的每个要素都将处理欧洲未来的知识驱动产业中的一个重要方面,而这将为欧洲带来繁荣、清洁能源、更好的健康和安全。为了让效果最大化,关键是结构中的任何一部分都不能被疏漏掉。据估计,这一项目未来十年所需要的资助总额大约是十亿欧元,以发展技术并投入应用。


1. 教育


  • 为新一代的量子技术技术人员、工程师、科学家和应用研发者提供教育项目。

  • 发起社会运动以让欧洲人了解量子技术,并广泛参与公共活动以找出那些可能会对社会造成影响的问题。


2. 科学


  • 从基础科学到原理证明性实验,投资全欧洲超棒的科学项目。为了吸引新的研究人员来到欧洲、进入这些研究领域,持续的投资是有必要的。

  • 主要标准是支持欧洲在量子科学和技术领域追求卓越的研究呼吁。

  • 通过新的国际筹资机制,支持国际合作、大学与政府实验室的合作。


3. 工程


  • 建立重点项目维护生态系统。生态系统内,科学家、工程师、公司在共享的任务驱动技术路线上,对工具和软件进行开发和标准化。

  • 支持工程中心,从而让主要合作者的开放联盟能与欧洲和世界的其他合作者通过开放性联系共同工作。

  • 在实现市场化之前就认识到并支持对工程方法的需求。在这一高科技的领域,对基础科学的进步而言,广泛的工程活动也是需要的。


4. 创新


  • 建立一个欧洲范围内的量子创新基金,为各类将量子技术转变为产品的公司提供资金支持。这些资金必须最大化地利用公司技能和专业知识培养;它们被应用的项目包括:公司领导的项目、公司内部执行的项目、与研究科技组织(RTOs)和学术界合作的项目。这些项目需要兼顾量子技术未来供应链中所有的方面。

  • 推动市场发现活动,寻求公共和私人应用中最符合实际、最有益的量子技术应用和类别。

  • 建立孵化器,对小型、高潜力的量子科技公司提供技术转移支持。为这些公司提供设备、技能、公募和私募资金以及帮其联系允许他们成长的大型组织。


全欧洲项目相关活动的连贯性是成功的关键,为了加强合作、协调,此项目将:


  • 通过战略平台,协调各国战略和活动。因为各国国家项目已经存在,所有欧盟项目应该以一致的方式建立在这些项目的基础上。

  • 推进国际合作、交流,加强不同中心的人才网络和信息交流合作,加强学术与产业的交流合作。增加流动性和知识交流。

  • 整合各国的国家计量机构,从而为最成熟的量子技术发展基于量子的标准(例如量子秘钥分发的标准)。

  • 组成一个产业领导小组,控制、指导那些从产业上将会产生、维持高水平利益的活动。

  • 通过顾问团逐渐灌输强烈的目标感和方向感,容纳学术界、商界和政府的个人规划。这将对此项目进行监督、推荐,保证它尽可能高效运行。

  • 确定能由量子技术服务的政府需求。

  • 推进教育与科学间、工程与创新间的一体化和合作。

  • 协助初期的量子科技项目,保证整个欧盟都有助于第二次量子革命,并从此获得利益。


小知识:关于量子模拟器。对飞行器、建筑、汽车和许多其他复杂物体的设计都用到了超级计算机。与此形成对比的是,我们仍不能预测一块由数百个原子构成的材料是否会导电或是否是磁体,以及是否会发生化学反应。量子模拟器基于量子物理学定律,它将允许我们战胜超级计算机的弱点,去模拟材料或化学化合物,或去解开其他领域,比如高能物理的方程。


量子模拟器可以被看作量子计算机的类比物,它特别擅长再现材料在极低温度下的行为,这时量子现象会出现并产生非常(extraordinary)属性。它相对于通用量子计算机的优势是,量子模拟器并不需要完全控制每个个体元件,因此更容易建造。


若干个量子模拟器平台已在发展中,它们包括超冷原子光栅,离子阱,超导量子比特阵列或量子点、光子阵列。实际上,第一台原型机已经能够在超出现有超级计算机的水平上进行模拟了,尽管还只是针对某些具体的问题的模拟。


这一研究领域进展迅速。量子模拟器将致力于解决材料科学中的一些突出的难题,并允许我们展开原先不可能进行的计算。这些难题之一是高温超导的由来问题。这个现象发现于三十年前,但在其由来方面仍然是个谜。对这一谜题的解决将开启这样的可能性:创造出一种能够高温无损导电材料,以应用于能源储存、分配和传送。


image (3).png操纵电子自旋以创造和处理量子状态


结论


欧洲现在需要大胆的战略性投资,从而去领导第二次量子革命。随着欧洲建立它的科学卓越性,它还将拥有培育具有竞争力的量子科技工业、促进长期繁荣和安全的机遇窗口。


为了这一目的,这份宣言号召成员国和欧盟委员会一起发布这个有雄心的、长期的、旗舰级的计划,以便去联合全欧洲教育,科学,工程和企业领域。


为了获得成功,一方面,这份提案应该旨在巩固欧洲在科研领域的卓越地位,保持其宽泛的范围并给予它时间去取得基本成就。另一方面,它应该与工业互动去激发量子科技的全部创新潜能,进而加速它们的发展,拉动市场并全力实现蓬勃经济和社会效益。


这里必须提醒一下,图一只是为了显示未来项目的结构。每一支柱的主题、数量、支柱各自的大小、四大构成(教育、科学、工程、创新)摊分资金等这些细节在此报告接下来部分会看到。在这一项目的设计阶段,将选择一个合适的治理模型。


小知识。关于量子传感器。叠加态天然地对环境非常敏感,因此可被用于制造非常精确的传感器。材料质量和控制上的稳定进步导致激光等组件的成本降低且越来越微型化。这些设备现在已经准备好被用于许多商业应用中。


比如金刚石中的 NV 色心这样的固态量子传感器,已经显示在测量非常小的电磁场中有用。因此,这可能对生物传感器、磁共振成像、金属探伤等领域的多种应用有帮助。一个早期的量子技术如今被广泛应用的例子是超导量子干涉元件,它们应用在了脑成像、粒子探测等领域。


量子成像设备使用纠缠光束在成像过程中从光中提取更多信息。这能大幅度改善成像技术。比如,通过使用压缩光获得高分辨率的图像、通过测量与另一个光子(这个光子具有不同的颜色和纠缠态,被用于探测样本)纠缠的单光子来创造成像能力。



原子和分子干涉仪使用叠加态精确测量加速度和旋转。这些经过处理的加速度和旋转信号可用于惯性导航设备,在地下或建筑内工作。这样的设备也能测量重力场、磁力场、时间或基本物理常量的细微变化。


QQ截图20160425101520.png

左图:由FP7 FET Open计划提供资金的整合量子感应器(iSense)项目。右图:为论证拓扑量子计算概念的微米级别纳米线装置。


小知识。关于量子计算机。量子计算是量子科技中影响深远、最具挑战性的技术。基于能同时具有 0 和 1 两态的量子位和设备的瞬时相关性,一台量子计算机相当于一个大型的并行设备,能够同时处理指数级别的计算。已经有很多算法利用了这一能力,从而让我们得以解决一些最强力的超级计算机都解决不了的问题。


过去二十年中,出现了使用不同平台的量子计算机。最先进的是基于囚禁离子和超导回路的计算机,一个提升到 10-15 个量子位的小型原型机已经能运行基础的算法和协议了。很多平台和构架都展示了基于固态系统(半导体中量子自旋、固体中核自旋、Majorana zero modes),原子和光系统(分子中核自旋、原子和光子中的超精细结构和里德伯态)的基础量子计算原则。


由于技术利益和现有方法那被称为「墨菲法则的终结」的显而易见的局限性,最近十年,全球 IT 公司已经开始对量子计算提升了兴趣。量子计算机的进展、容错算法以及新的制造工艺科技,现在正在将这一「圣杯」科技转化为平衡地在某些应用上超前经典计算十年到二十年的现实编程。伴随着这些新的发展,这些公司被问及的问题已经不是将来有没有量子计算机,而是将由谁造出量子计算机并从中获益。举个例子,英特尔,HRL 实验室和 NTT 正在赞助半导体领域的自旋量子项目;谷歌,IBM和英特尔在投资超导的量子研究;D-Wave正制造超导的量子退火炉;微软正在将赌注押在拓扑的量子比特上;Lockheed Martin 和 INFINEON 正在赞助研究囚禁离子和它们与光子互动技术。由于欧洲的量子计算世界领先,许多IT公司业也开始在欧洲为它们的研发工作选择学术伙伴。


在欧洲共建量子计算能力已有十年了,这将需要工业和学术合作伙伴们的协同共作,也要求来自研究机构像 Fraunhofer, IMEC, VTT 和 LETI 等学术联盟的工程师们的参与。这些硬件的努力还需要量子软件的发展来补充,才能获得能够解决应用问题的最优量子算法。随着大量领先的量子软件团体已经活跃起来并和硬件团队互动,欧洲已成为经典高性能计算应用软件的发展领袖,也在建立新出现的量子软件工程方面名列前茅。


QQ截图20160425101248.png量子秘钥分发系统:自主 GHz-rate 原型,日内瓦大学 H. Zbinden。


四、量子技术的研发目标


短期目标:(0-5年)


  • 研发用于加密能力和窃听检测、长距离点对点量子安全连接的信号复示器的核心科技。

  • 共建量子模拟器去处理化学工艺和材料设计的问题。

  • 研发更多精确的能够被用于为高频率金融交易打时间印戳的原子钟,让国际市场有更好的法规和安全。

  • 论证对指数保护和拓扑量子的控制。

  • 整合高速冷冻传统控制硬件的功能性量子电路。

  • 为特殊目的的应用研发量子感应器,例如,为防御,石油天然气和太空领域研发重力感应器,计时应用用途的量子钟,医学用途和图像领域的磁力感应器。 

  • 为量子模拟器、计算机和通讯网络,发掘新的算法、协议和领域应用,如,分析和设计有用的化学进程。

  • 论证小的量子处理器,它可用以执行量子算法和在原子或者固态平台被量子误差校正保护的逻辑量子运算。

  • 开发供应链组件,例如冷冻的或电子的放大器和组件或是激光资源。这些都是构建量子设备和众多副产品的基础。


image (4).png

Gunther Oettinger委员 and Minister Henk Kamp委员拜访位于Delft的QuTech实验室。


中期目标(5-10年)


  • 实现对物质的磁性和超导性等电属性的模拟,以支持发展和设计具有新异特性的新材料。

  • 简化量子感应器,从而让他们能够用于低成本、大批量的应用,如制造业、汽车业、建筑业和地质调查领域。

  • 因为量子网络能够加强信息安全并让加密成为可能,从而让远距离城市间能够通过量子网络进行安全通信。

  • 用能以超过一百物理量子比特的高速运行的特殊目的量子计算机运算解决化学和材料科学的问题

  • 研发掌上型导航仪器,精确到 1毫米/天并能够在室内使用。

  • 建造量子设备,用其提升工艺性和可依赖性,降低成本并让它们为主流市场所用。

  • 论证星地量子密码学。


image (5).png

Oettinger委员拜访位于Ulm的IQST实验室


长期目标(10年以上)


  • 打造一个安全、快速的量子互联网,使用运行量子通信协议的量子中继器连接欧洲主要城市。

  • 用具有特殊功能目的的量子硬件,设计出具有定制特性的新材料(比如,电导体或磁体)

  • 建造一台通用计算机,它能证实一个问题的解决方案,而如果使用当前超级计算机的技术,同样过程花费的时间可能要比宇宙年龄的还要久远。

  • 研发量子计算机模拟物理和化学问题,并解决化学反应问题,比最快的超级计算机还要快和准确。比如,新的催化剂和药物设计。

  • 研发能够整合在手机的芯片上的量子传感装置,例如,让量子信息和传感应用在多用户应用间实现。

  • 把从引力感应器阵列中得到的测量关联起来以创造引力图像。

  • 把量子传感器整合到消费者应用中,例如在移动设备中使用的整合的光子设备或固态设备。

  • 研发其它应用如量子信用卡,和量子钥匙,还有其他未曾预期到的发现和应用。


入门量子计算产业欧盟