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從社會(huì)需求看基礎(chǔ)科學(xué)研究關(guān)鍵領(lǐng)域

發(fā)布時(shí)間:2019-06-24 13:38:01  |  來(lái)源:中國(guó)網(wǎng)·中國(guó)發(fā)展門戶網(wǎng)  |  作者:王鑫 周立華  |  責(zé)任編輯:趙斌宇
關(guān)鍵詞:基礎(chǔ)科學(xué),社會(huì)需求,關(guān)鍵領(lǐng)域,交叉融合

數(shù)字革命引領(lǐng)未來(lái)技術(shù)發(fā)展

人類的發(fā)展離不開技術(shù)驅(qū)動(dòng),歷史上的若干次科技革命極大地促進(jìn)了人類進(jìn)步。20?世紀(jì)初,量子力學(xué)發(fā)展為人類理解世界帶來(lái)了變革性的突破,并催生了一批足以改變世界的新技術(shù)發(fā)展,如半導(dǎo)體技術(shù)等。21?世紀(jì)以來(lái),隨著新一輪量子科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展,人類目前正處于新一代量子革命的轉(zhuǎn)折期,對(duì)量子疊加、量子糾纏、量子壓縮等量子現(xiàn)象開展基礎(chǔ)研究,將為量子計(jì)算機(jī)、量子傳感器、量子通訊、量子模擬和其他相關(guān)的量子技術(shù)發(fā)展打下基礎(chǔ)。量子計(jì)算是正在改變世界的計(jì)算能力的下一個(gè)前沿,作為一種有潛力的早期技術(shù),其科學(xué)計(jì)算能力甚至可能遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)百億億次計(jì)算機(jī)。實(shí)現(xiàn)量子計(jì)算機(jī)是一個(gè)復(fù)雜的機(jī)遇,面臨著巨大的挑戰(zhàn)。耶魯大學(xué)超導(dǎo)量子計(jì)算實(shí)驗(yàn)室的?Devoret?和?Schoelkopf 認(rèn)為量子計(jì)算發(fā)展需要跨越?7?個(gè)臺(tái)階,當(dāng)前人類正處于第?3?到第?4?臺(tái)階的跨越之中,即量子糾錯(cuò)和邏輯量子比特。而未來(lái)量子計(jì)算的跨越將愈發(fā)困難,在可預(yù)見(jiàn)的未來(lái),量子計(jì)算的發(fā)展將長(zhǎng)期是一種基礎(chǔ)研究。量子計(jì)算將進(jìn)一步催生新的顛覆性技術(shù),其強(qiáng)大的計(jì)算能力將帶動(dòng)人工智能、大數(shù)據(jù)等數(shù)字領(lǐng)域或技術(shù)的發(fā)展,也必將深刻地改變科學(xué)與社會(huì)的發(fā)展。基礎(chǔ)科學(xué)研究催生的數(shù)字革命,將改變?nèi)祟惖奈磥?lái)。

世界各國(guó)均部署了相關(guān)計(jì)劃推動(dòng)量子技術(shù)的發(fā)展。英國(guó)已部署相關(guān)計(jì)劃來(lái)推動(dòng)量子技術(shù)的應(yīng)用研究。日本文部科學(xué)省基礎(chǔ)前沿研究會(huì)下屬的量子科技委員會(huì)提出日本未來(lái)在量子科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域應(yīng)該重點(diǎn)發(fā)展的方向,將量子科學(xué)技術(shù)視為日本“社會(huì)?5.0”計(jì)劃的關(guān)鍵技術(shù)和未來(lái)新的產(chǎn)業(yè)發(fā)展的源頭。歐盟在“地平線?2020”計(jì)劃中部署了三大旗艦計(jì)劃,其中之一為量子技術(shù)旗艦計(jì)劃。該計(jì)劃中期報(bào)告認(rèn)為計(jì)劃應(yīng)圍繞量子通信、量子計(jì)算、量子模擬和量子傳感/計(jì)量?4?個(gè)任務(wù)驅(qū)動(dòng)型的研究和創(chuàng)新領(lǐng)域開展,并應(yīng)將基礎(chǔ)科學(xué)作為共同的基礎(chǔ)。因擔(dān)憂美國(guó)在未來(lái)全球量子研發(fā)競(jìng)爭(zhēng)中落后于中國(guó)、歐洲和加拿大等國(guó)家和地區(qū),2018?年?12?月美國(guó)政府頒布《國(guó)家量子計(jì)劃法案》,提供協(xié)調(diào)一致的聯(lián)邦計(jì)劃,旨在加速美國(guó)量子科學(xué)研究與發(fā)展,促進(jìn)美國(guó)經(jīng)濟(jì)與國(guó)家安全。該法案中明確了美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)研究院、美國(guó)國(guó)家科學(xué)基金會(huì)和美國(guó)能源部在量子科學(xué)研發(fā)領(lǐng)域的主要任務(wù)。美國(guó)陸軍研究辦公室資助了量子計(jì)算技術(shù)相關(guān)研究,包括新興量子科學(xué)技術(shù)和交叉量子技術(shù)系統(tǒng)兩大方向。美國(guó)能源部已開始研討建立量子測(cè)試平臺(tái)推動(dòng)量子計(jì)算發(fā)展。

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