2019年，量子在人类科技进步中书写了浓墨重彩的一笔。谷歌实验证明了“量子优越性”，演示了量子计算具有超越经典超级计算机的计算能力。难道说，一场量子驱动的科技革命真的要来了？
日前，由智识学研社、知识分子、赛先生和墨子沙龙主办，在北京召开的“2020年新年科学演讲”就将目光聚焦在量子信息革命上，并邀请著名量子物理学家、中国科学技术大学教授潘建伟作了题为“从爱因斯坦的好奇心到量子信息革命”的演讲。
第一次量子革命：被动观测与应用
事实上，人类已经经历过一次量子革命。那就是从1900年普朗克通过普朗克公式描述黑体辐射后提出量子论算起的百余年来，众多物理学家通过对量子规律的观测，成功构建起量子力学的物理大厦。
“正是第一次量子革命直接催生了现代信息技术。”潘建伟表示，基于量子力学原理，核能、半导体晶体管、激光、核磁共振、高温超导材料等诸多应用问世，很大程度上改变了我们的生活。
潘建伟进一步解释，有了半导体，才有现代意义上的通用计算机；为了向世界传递加速器数据，科学家们才发明了万维网；量子力学构建起非常精确的原子钟，才使GPS卫星全球定位、导航等成为可能。可以说，量子技术是现代信息技术的硬件基础。
“一部手机当中，至少凝聚了8项诺贝尔奖成果。”潘建伟谈到，其中很多与量子力学有关。例如，2000年，用于屏幕的导电聚合物获诺贝尔化学奖，用于芯片的集成电路获诺贝尔物理学奖；2007年，用于存储器的巨磁阻效应获诺贝尔物理学奖；2009年，用于相机的半导体成像器件获诺贝尔物理学奖。
第二次量子革命：主动调控和操纵
潘建伟指出，科学家在对量子纠缠这一诡异的互动展开大量实验研究的过程中，发展出精细的量子调控技术，而结合量子调控和信息技术，人类迎来了以量子信息技术为代表的第二次量子革命，从对量子规律被动的观测和应用变成了对量子状态的主动调控和操纵。这一飞跃，正如人类对生物学的认识从孟德尔遗传定律跨越到DNA基因工程。
量子信息技术中的量子通信、量子计算能够满足信息技术发展至今对安全性的极高要求，和对计算能力的巨大需求。
“量子通信可以提供原理上无条件安全的通信方式。”潘建伟介绍，它的目标是要在更大的范围里实现安全的信息传输。它的发展路线是，先通过光纤实现城域量子通信，再通过中继器建立城际量子通信网络，最后通过卫星中转实现网络达不到的远距离量子通信。
“量子计算的发展则要分为三个阶段。”潘建伟认为，第一阶段，就是谷歌实现的量子霸权，即针对一些特殊问题，造出一台比目前计算机更快的量子计算机，大概需要50个量子比特；第二阶段，他们希望能够操纵几百个量子比特，实现一种专用的量子模拟机，用于高温超导机制、特殊材料设计等目前计算机无法处理的问题；第三阶段就是争取未来二三十年，造出可编程的通用量子计算机。