进入21世纪，量子领域的新发现、新理论、新技术密集涌现，预示着第二次量子革命已进入起跑期、加速期。《自然》杂志评论认为：“第二次量子革命的战鼓已敲响！”
“第一次量子革命，人们只问量子理论能让我们做什么，不去问为什么，是被动的观测与应用。”郭光灿说，第二次量子革命则是主动利用量子特性，开发出量子通信、量子计算和量子精密测量等创新应用。
简单来说，这些应用的革命性在于——量子计算可以令人类的运算能力实现指数级增长，量子通信可以在理论上做到通信的绝对保密，量子精密测量可以将探测精度从微米级提升至“原子级”。
当然，量子科技转化为现实生产力的时间表各有不同。
中科大教授、“祖冲之二号”项目具体负责人朱晓波说：“国际量子学界主流观点认为，研制出有实用价值的容错型通用量子计算机，大约还需要10年到15年。”
据了解，量子计算包括超导、光量子、离子阱、半导体、拓扑等多条技术路线，目前谷歌、IBM、英特尔、微软、亚马逊、霍尼韦尔等国际科技企业纷纷抢滩，国内的中国科学技术大学、浙江大学、清华大学、南方科技大学等高校以及腾讯、华为、阿里巴巴等企业也已布局研发。
业界普遍认为，量子计算机的发展将经历三个阶段：
第一阶段，研制50个到100个量子比特的专用量子计算机，实现“量子优越性”里程碑式突破。
第二阶段，研制可操纵数百个量子比特的量子模拟机，解决一些超级计算机无法胜任、具有重大实用价值的问题。比如量子化学、新材料设计、优化算法等。
第三阶段，大幅提高量子比特的操纵精度、集成数量和容错能力，研制可编程的通用量子计算机。
“包括‘九章二号’和‘祖冲之二号’，世界上目前所有的量子计算机研究都还在第一阶段。”朱晓波说，学界乐观的观点认为，5年左右会有局部应用落地。
对于第三阶段的可编程的通用量子计算机，学者们预测，其可用于密码破译、气象预报、金融分析、药物研发、矿产勘探等多个方面。影响更为深远的是，量子计算机的强大算力将有助于人类认识物理、化学等领域重大基础科学问题，并与人工智能等科技产生“乘法效应”，加速产生“裂变反应”。
腾讯量子实验室负责人张胜誉告诉记者，他们近期在量子比特的初始化、量子编译和体系结构、大图算法设计等方面取得进展，并在药物研发、材料仿真等产业应用方面积极探索。
在量子通信领域，全球正处在网络建设和应用探索齐头并进的阶段。
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