潘建伟希望通过20、30年努力推广量子保密技术

量子科技作为一个国家战略一直受到国家高度重视,10月中旬,习近平总书记专门在中央政治局主持了关于量子科技的学习并指出,要统筹基础研究、前沿技术、工程技术研发,要培育量子通讯等战略性新兴产业,抢占量子科技国际竞争制高点,来构筑发展的新优势。

从原理提出到现在,量子科技经过了近30年的技术研发,它不仅是我们的国家战略,实际上也是全球的高科技战略。2018年12月,美国启动了为期十年的国家量子行动计划,2020年又发布了美国量子网络的战略构想。与此同时,英国、欧盟,德国近几年也都纷纷启动了相关的量子技术计划。

在今日举办的“智享·云上”2020天翼智能生态博览会开幕式暨第十二届天翼智能生态产业高峰论坛上,中国科学院院士潘建伟发表了题为《新量子革命》的演讲。他回顾了量子科技发展的历程,展示了量子科技在通信领域的应用,同时为我们描绘了未来量子科技更加广阔丰富的应用场景。

党员干部带头。村里的党员、干部是脱贫致富的“领头雁”。如今,全村19名无职党员全部投入到产业发展中。村里成立旅游公司时,2名党员和4名村干部带头每人出资2万元,带动了10位村民参与。组织上为村里选派的第一书记和驻村扶贫工作队员,大多是有“三农”工作经验的干部,他们带领贫困群众干出个样子来的斗志很强。1名驻村扶贫工作队员曾因脱贫攻坚任务重,两次推迟婚期。第一书记汪云友说:“白天上山入沟,晚上组织开会。用心用情帮扶群众,脱贫攻坚决不叫累。”

数据显示,东莞市虎门外语学校竞争最激烈,小学部派位招生计划数为20人,但报名人数2838人,约142人竞争一个学位,中签率0.70%;初中部的竞争更大,派位招生计划数为20人,报名人数9160人,458人竞争一个学位,中签率0.22%。 

近日,我们走进大山深处的这个小村庄,在田间地头、农户家中、扶贫车间,亲眼见证了条条新路盘山梁、通组到户宽又畅,良田池塘相辉映、产业基地务工忙,户户住上安稳房、房前屋后百花香的山乡蝶变,亲身感受了当地干部群众牢记总书记嘱托,拼搏奋进,向着美好生活努力奔跑的火热之情和奋斗精神。

解决现代信息技术瓶颈

能人业主帮扶。一些本地能人和外来业主,也通过各种方式带动村民脱贫致富奔小康。重庆餐饮协会的9家会员单位“一对一”帮扶先锋组偏岩坝9户村民开办了农家乐,还免费提供电视、床单等用品和餐饮管理服务等培训。村民刘益洪返乡开办农家乐,自己年收入超过12万元,还带动4户贫困户户均增收5500元。贫困户花仁叔的丈夫前几年因病去世,在村里帮助下,她办起了农家乐,今年“五一”期间纯收入就有6000多元。我们到她家时她正在学习制作卤肉,打算丰富菜品,吸引更多游客。

他表示,对于量子通讯,大家更希望的应用方式是直接传递信息,信息本身可以作为一种量子计算的基本单元。我们可以构建一个量子计算网络,其算力可以呈指数增长,比如说大数分解,利用万亿次经典计算机分解一个300位的大数,需要15万年,而利用万亿次的量子计算机就只需要1秒钟。

校园换新颜,书声满山乡。总书记考察位于华溪村的中益乡小学时,学校的综合楼、宿舍楼还在施工,食堂也很小很挤。如今,综合楼、宿舍楼已经落成使用,学校还扩建了食堂,新铺了塑胶操场。离校较远的43名学生全部住进了明亮的新宿舍。村里的孩子们过去走不出大山沟,现在通过参加各种活动,有的到过重庆市区,有的还去了北京,开阔了视野,增长了见识。今年新冠肺炎疫情集中防控期间,孩子们在家上起了网课,实现了“停课不停学”。曾经向总书记表态要扎根乡村的马影翠老师说:“现在山区学校的条件和城里差不多,我留下来的决心更坚定了。”

潘建伟表示,最早的量子革命其实直接催生了现代信息技术的发展,1990年普朗克提出量子论之后,无论在信息领域、能源领域、材料领域和生命领域量子技术都有非常广泛的应用,从某种意义上来讲,正因为量子技术的发展才催生了现代的信息技术。在当下,在人民享受着现代信息技术给我们生活带来便利的同时,现有的技术也已遇到瓶颈。

记者了解到,本次参与“电脑派位”的232所学校中,除东莞外国语学校外,其余均为民办学校。派位过程共分363批次进行,派位学位数10.24万个。其中,小学一年级7.05万个,初中一年级3.19万个。参与派位人数11.39万人,其中,小学一年级6.67万人,初中一年级4.72万人,参与派位人数包含了已被公办学校预录取但仍报名参加民校派位的学生。

热门学校最低中签率0.22% 

强化党建引领。华溪村始终把抓党建作为促脱贫的最大动力。村党支部书记王祥生说,2019年村里发展了3名预备党员,培养了4名入党积极分子,抗疫期间还有4人递交了入党申请书,这些都是脱贫攻坚的后继力量。去年村里还调优配强2名村干部,如今村干部中大专学历的有3人,平均年龄不到35岁,是一支“得力的不走的工作队”。在村党支部引领下,村里建立乡风文明积分制,成立蜜蜂志愿队,探索“贵和工作法”,引导村民自力更生、勤劳致富、邻里和睦。今年抗疫期间,村里主动向湖北的医护人员捐赠蜂蜜360多斤,村民们自发向武汉捐款27892元。

发展产业是实现脱贫的根本之策。华溪村过去穷,只能解决温饱问题,很大原因在于只有苞谷、红苕、洋芋“三大坨”,没有任何能致富的产业。如今,村里抓住产业这个根本,规划产业、发展产业、壮大产业,为脱贫致富提供了动力源。

他认为,量子计算目前的发展比我们想象的要快。谷歌在2019年底宣布实现量子优越性,实现了在200秒内完成当时世界上最强大的超级计算机需要1万年的时间才能完成的计算。近期我国在光子体系和超导体系也有望超越谷歌的量子优越性。从远期来讲,我们希望通过20年、30年的努力先推广量子保密技术,将来随着量子技术的发展,可以在云上提供强大的计算能力,这样就可以实现天地一体的量子互联网,当然前提是我们具备基本功能通用的量子计算机。

潘建伟还介绍了其有关量子计算方面的一些部署,首先第一步是想造出一台机器,可以比目前最快的超级计算机算得快。第二步希望能够做几百个量子比特的专用量子模拟机,它能算一些很有用的事情。将来通过20年左右的努力实现通用量子计算。

2019年4月15日,中共中央总书记习近平不顾山高路远,辗转3个多小时来到华溪村,实地了解“两不愁三保障”落实情况,鼓励大家努力向前奔跑,争取早日脱贫致富奔小康。

利益联起来。过去,由于发展思路受限,产业发展较少惠及贫困人口。如今,村联合社在劳务用工和效益分红中,重点向贫困人口倾斜,将贫困户纳入产业发展链条。同时,探索建立兼顾股东、困难群众、村集体三方利益的共享机制,把村联合社利润的60%用于全体社员分红,30%作为村扶贫济困基金,10%作为村集体公益金,使全村人都能受益。贫困户陈朋过去不爱劳动,还染上酗酒的毛病,曾经把村里送的一头能繁母猪转手卖掉换酒喝。如今,在利益联结机制下,他把自家7.54亩田地入股公司后,每年享受租金和年底分红;又代种代管4.9亩黄精,2019年工资收入4900元;黄精上市后,还能分得20%的收益。在村里党员、干部的教育带动下,陈朋不仅不再混日子,还积极要求进步入了党。他说:“村里变化这么大,感觉日子有了奔头。现在入了党,更要发挥带头作用。”

本月23日可填报补录志愿

企业办起来。华溪村的干部群众认识到,培育市场经营主体是产业发展的支撑。为此,成立了村集体股份经济联合社,并与16户村民共同出资成立了旅游公司。村里有了公司,发展就有了依托,村民们的积极性也就调动了起来。村里依托企业延伸产业链条,开办网店,建成扶贫车间,推动产业从“一产独撑”到“接二连三”。去年,村里的农副产品通过电商平台卖到北京、上海、广州等地,销售收入达到212.3万元。

另外,有空余学位的民办学校将公布补录人数和补录方案,无空余学位的民办学校不再进行补录。7月23日,申请人家长可登录招生平台填报补录志愿,补录志愿学校数不超过2个。民办学校第一轮补录仍无录取结果的申请人,可于8月参加民办学校第二轮补录。若仍未被录取,可自行联系民办学校申请补录。

规划搞起来。华溪村山高谷深,植被茂密,百花绚烂。村里结合县里30万群中蜂产业发展规划,重点打造“中华蜜蜂谷”,紧紧抓住蜜蜂做文章。现在,主导产业覆盖了所有贫困户,2019年带动贫困群众户均收入5890元。在发展中蜂产业的同时,村里还规划种植脆桃、脆李、吴茱萸、木瓜等集观赏、蜜源、增收功能于一体的经果林;林下套种效益好的辣椒、西瓜、黄精等,对生态要求极高的莼菜种植也发展起来了。

目前这个技术有两个典型应用,一个叫做量子通讯,它可以提供一种原理上是无条件的安全的通讯方式,利用量子计算可以提供一种超快的算力。具体来说,量子通讯里面有两种典型的应用方式,目前比较成熟的是先用它来输入密钥,它的原理非常简单,潘建伟形象描绘道:“张三给李四专门送一个单光子过去,如果中间有一个窃听者的话,因为这个光子是不可分割的,所以它不能像传统的光通讯里面可以分出一点来,你可以窃听光路里面的信息,但是在送密钥信息过程中,要么把单光子拿走了,要么没有拿走,拿走的这些密钥就不要了,没拿走这些可以产生密钥。”

资源活起来。产业发展盘活了140亩撂荒地,村集体经济组织成立后,293户村民用1088亩耕地的经营权入股旅游公司,使沉睡的土地资源变成了资产。尝到甜头的村民们还把溪流、古桥、老树、土家族吊脚楼等文旅资源整理出来,变成了发展生态旅游的资产。如今,“家乡就是好地方,挣钱不用去远方”正成为全村人的共识。2019年,华溪村有26人返乡创业和发展生产,建立了15家品牌民宿,全村旅游创收50余万元,带动30户贫困户增收。

住上好房子,过上好日子。以前,华溪村的民居多数是土木结构,不少年久失修、歪歪斜斜,还有的电路老化,有村民曾因火灾致贫返贫。如今,在上级推动和帮扶下,村里落实易地搬迁、危房改造等政策,13户贫困户搬进了新房,17户贫困户改造了房屋,村里的老旧电线也都全部更换了。大半辈子独居在破旧木屋中的贫困户谭启宇搬进新房时,激动得流下了泪水。他说:“做梦都没有想到,60多岁了还能住上这么好的房子。”2017年以前,村里饮水安全很成问题。现在,村里成立了“人饮协会”,通过村民自治方式把自来水入户、管护、收费全部管了起来。如今,水龙头一开,净水哗哗而来,做饭、洗澡方便了,旱厕也彻底消灭了,村里9成以上农户买了洗衣机,再也不用到河里洗衣服了。

目前,中国在国际通信联盟和国际标准化组织里面都在牵头进行量子密钥分发的安全的要求和评估方法。在自由空间方面,经过十多年的努力,墨子号的量子卫星发射成功,较好地完成三大任务,潘建伟团队也做了一些原理性相关的工作。他表示,从长远上来讲,希望在未来发展中,高轨卫星和低轨卫星的结合能够实现大容量的密钥分发,以满足密钥部门业务化的运营。

量子科学家在研究中发展了量子调控技术,从而催生了量子信息技术。量子调控技术是什么样子呢?比如拿一杯水让你喝掉一口,就像一个经典的技术,很简单。但是请你喝掉一个水分子,这在技术上变成非常困难的问题,一旦你掌握了这种技术之后就可以做很多事情,就可以对量子状态进行主动调控。

什么叫量子?量子其实非常简单,它只是一个物质的概念,在微观世界的一种范畴,也就是它是构成物质的基本单元,也是能量的基本携带者,它一个基本特性叫做不可分割。什么意思呢?比如说一束激光器照过来,如果你能够拿着一个非常细微的能量器去测量的话,发现这束光里面其实是由一个个小颗粒组成的,叫做光子,光子是不能再分的,不能分为1/2、1/3的光子,对于这样的微观个体跟我们的每天生活不一样。在我们每天生活当中,比如有一只猫只适合这个状态里面的某一个,或者开和关,所以给它加载一个比特的信息,但到量子世界,这个微观个体不仅可以处于活的状态,也可以处于死的状态,在某些特殊的条件下可以处于又死又活相关状态的叠加。这种概念用到两个粒子的时候就产生了量子纠缠的概念,这两只猫处于这样一种活活加上死死叠加的时候,不管它们相距多少遥远,你去测量它的时候当时的结果是随机的,但是两边的结果是一模一样。

华溪村脱贫摘帽后,干部群众奔小康的劲头更加充足。石柱县委书记蹇泽西说,全县将严格落实“四个不摘”要求,加强对脱贫不稳定户、边缘易致贫户的监测,持续增强贫困群众自我发展能力,还要探索解决相对贫困的长效机制,加强脱贫攻坚与乡村振兴的有效衔接。

激发村民干劲。脱贫莫等靠,自立是正道。现在,有条件、有劳动能力的村民,全部在村里的产业发展中有自己的角色。村民张剑峰患有鼻咽癌,但他并没有被病魔击垮。2018年,他申请5万元扶贫小额信贷资金,在家里养起中蜂和土鸡,去年这两项就有13000元收入。他说:“致富之路千万条,总有适合我一条。”

目前,东莞义务教育阶段公办民办学校派位结果已陆续出炉,家长可登录“招生平台”,在“派位查询”栏目查询预录取结果。查询到预录取结果的申请人家长,需在7月12日9∶00-14日17∶00登录招生平台选择需要入读的民办学校,进行“民办学校预录取确认”,每个申请人只能选择1所有预录取结果的民办学校进行确认。有预录取结果但逾期不确认的申请人,由招生平台按申请人预录取学校的志愿顺序进行预录取确认。

实施脱贫攻坚以来,村民们的生活大变样。2019年,全村贫困人口全部脱贫,贫困户人均可支配收入达到12211元,比2014年翻了一番多。如今,乡亲们的生活全面实现“两不愁三保障”,日子过得一天比一天红火。

那么量子技术走向实用到底需要多长时间?潘建伟介绍称,在量子通讯方面,尤其是量子保密通讯已经比较成熟了,我们可以非常方便地利用传统的光纤网络来进行量子密钥的分发,实现城域的量子保密通讯,利用中继可以实现城市间的量子通讯,来自卫星远距离支持之下可以开展广域的量子通讯。这在过去20年中,我们国家的很多学者、团队都做了一些工作。按照目前的技术发展,大约3-5年后,收发端就可以集成到传统的通讯系统里面,它的大小大概就是手机大小。因为起步较早,这些核心器件都已实现国产化。它的应用也比较简单,就是在传统光纤里面加一些辅助的设备,可以把密钥送到千家万户,如果说你要绝密就要一次一密,如果不是绝密的,也可以跟经典的加密算法结合在一起进行安全和效率双兼顾的保密通讯,其稳定性跟传统的光通讯是一致的。

总体上看,当日参与派位的唯一的公办学校东莞外国语学校的报名人数最多,小学阶段报名人数达12269人,初中阶段报名人数21705人。民办学校方面,小学一年级报名东华小学(东城校区)的人数最多,为5653人,其派位学位数232个,中签率4.10%;初中一年级报名光明中学的人数最多,达19516人,其派位学位数1500个,中签率7.69%。 

吃得更健康,穿得更体面。过去,村民们吃的是苞谷饭,喝的是红苕汤,穿的是旧衣烂衫。如今,村民们不但能填饱肚子吃上肉,而且开始注意饮食健康。穿新衣早已不稀罕,大家更注重衣着的整洁和体面。总书记亲切看望过的马培清老人笑着对我们说:“现在吃不愁、穿不愁,就希望身体好、心情好,安安心心度晚年。”

按照规定,九年一贯制、十二年一贯制、多层次民办学校及有关民办教育集团就读学生可直升入学。除直升学生外,东莞大多数民校均有派位录取招生名额。 

小病不出村,大病有保障。早几年,村民们常说“救护车一响,一头猪白养”。现在,“手机一拨打,医护来到家”。全村贫困户有了家庭医生签约服务,住院就医实行“先诊疗后付费”、“一站式”结算,得了大病还能享受大病救助政策,堵住了因病返贫的源头。村民谭启桂过去和丈夫做中药材生意,家境还过得去。2017年丈夫查出结肠癌后,一次手术下来家庭就坠入贫困。丈夫担心钱花了,人也没了,拒绝再治疗,她也一度打算让孩子退学。绝望之中,贫困户大病保障政策给了他们曙光,如今丈夫身体已经恢复健康,夫妻俩又重新操持起生意了。经历类似的还有村民谭登周,他感慨地说:“没有党的好政策,我的坟头早就长草了!”如今,他种了7盆兰花,养了5群中华蜜蜂、19只土鸡和鹅。他说:“我答应过总书记,病好了,也要做点事。虽然我的腿脚不太利索,但在脱贫致富的路上,也要努力向前跑、不掉队。”

第一方面是信息安全的瓶颈。无论在网络终端、传输网还是服务器等地方,我们都面临着各种各样网络信息安全的威胁。网络安全的一个基石就是所谓的加密算法,而经典加密算法主要依赖于计算复杂度,理论上都是会被破解的。比如说RSA512位,1999年被破解了,768位在2009年被破解了。目前美国也在主导研究一些后量子密码来连接计算机时代的到来。与此同时,随着大数据时代的到来,我们对算力也有了很强的要求,但是目前全世界的计算能力,包括我们的手机全部加起来都没办法一年里完成对2的90次方数据的穷举搜索。我们以往发展算力的模式是把集成度越做越高,但是随着晶体管的尺寸达到了纳米量级,晶体管的原理将不再适应,也就是摩尔定律已经逐渐逼近极限。

我们在调研中,感触最深的是华溪村干部群众精气神的变化,听得最多的话是感谢党、感谢总书记,见到最醒目的标语是“总书记来了咱家乡,我更要努力奔小康”、“如今政策就是好,我要努力向前跑”。

“太阳出来啰喂,喜洋洋啰啷啰,挑起扁担啷啷啋,咣啋,上山岗啰啷啰……只要我们啰喂,多勤快啰啷啰,不愁吃来啷啷啋,咣啋,不愁穿啰啷啰。”这首土家族民歌《太阳出来喜洋洋》,过去唱的是土家儿女对“不愁吃不愁穿”的热切期盼,如今则唱出了大家对美好生活的无限向往。中益乡党委书记谭雪峰表示:“不怕辣椒辣,敢吃黄连苦,才能换来蜂蜜甜。”对于未来,当地干部群众坚信,只要努力奔跑,就一定能跑出新时代的加速度,跑出更加幸福甜蜜的好日子。

有意思的是,量子力学在第一次量子革命当中催生了现代信息技术的发展,经过百余年的发展过程,它自己已经为解决这些问题做好了技术的准备。

“利用量子的不可分割性,量子叠加性提供原理上安全的量子密钥分发,有了这个密钥分发就可以实现加密内容不可破译的保密通讯,这就是跟传统光通讯的不同之处。”潘建伟称。

道路变通畅,出行享便捷。过去,华溪村只有一条坑坑洼洼的泥石路通向村外,生产生活物资基本靠马驮人扛。如今,村里全面实现了组组通水泥公路、户户通人行便道,还安装了太阳能路灯,村民们走到哪里都感觉踏实放心。

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