量子计算机被认为是当今最有前景的前沿技术之一，因为量子计算机可以比传统计算机处理更多的数据，并有望改变整个世界。
中国科学家团队过去几年在量子信息技术方面取得的突破,将国内对量子通信与量子计算的关注热度提升到了一个前所未有的高度。量子计算也从科学家的实验室“飞入寻常百姓家”。
世界首条量子保密通信干线--京沪干线
从只有3个节点像一根短链条的世界首个光量子电话网，到像蛛网一般遍布整个城市的世界首个量子通信城域网，再到2000多公里的量子通信干线，量子通信终于走到了国家层面实用的阶段，以“京沪干线”连接起了北京和上海这两个中国最重要的城市。
2014年在合肥举行的“2014量子通信、测量和计算国际学术大会”上，科研人员宣布中国量子保密通信城域网技术已经成熟，达到商用水平。“京沪干线”项目首席科学家、中国科学技术大学常务副校长潘建伟充满豪情地说：“中国任何一个城市，只要有需求、有愿望，现在都可以建设城域量子通信网络。”潘建伟团队成员、中国科学技术大学教授陈宇翱在这次会议上透露，北京市、上海市城域量子通信网分别将于2014年年底和2015年夏天建成。加上已经建成的合肥市、济南市城域量子通信网，只要再完成城市间线路上的接通，就可以实现京沪广域量子保密通信。
2016年底，京沪干线顺利完成全线贯通，搭建了连接北京、济南、合肥、上海的全长2000余公里的量子保密通信骨干线路。在各单位的配合下，工作人员经过42个月的艰苦努力，突破了高速量子密钥分发、高速高效率单光子探测、可信中继传输和大规模量子网络管控等关键技术，克服了施工难度大、协同协调复杂等难关，使得世界首条量子保密通信干线顺利贯通。
专家认为，在京沪干线上已进行了大尺度量子保密通信技术试验验证，开展了远程高清量子保密视频会议系统和其他多媒体跨域互联应用研究，完成了金融、政务领域的远程或同城数据灾备系统、金融机构数据采集系统等应用示范，在半年多时间里，一直进行着各分系统的应用测试和720小时长时间稳定性测试，测试结果表明系统的各项技术性能指标均达到了设计要求，全线路密钥率大于20kbps，可满足万用户的密钥分发业务需求。
一个月后，9月29日下午，中国科学院院长白春礼一行在北京中关村软件园的国家量子保密通信“京沪干线”北京控制中心，现场听取了潘建伟院士的工作汇报后，宣布“京沪干线”正式开通。
“京沪干线”的开通，标志着世界第一条量子保密通信骨干线路投入实际应用。当时在业务应用方面，已实现北京、上海、济南、合肥等地间的量子通信视频会议，交通银行京沪间远程企业网银用户的量子保密通信实时交易，中国工商银行网上银行京沪异地数据的量子加密传输和灾难备份，阿里征信数据的异地加密传输以及量子加密流媒体视频点播等应用示范。它还将向金融、电力、广电、政务等各行业开放，为广大用户提供量子层面的安全服务。
世界首颗量子科学实验卫星--“墨子号”
在中国量子通信的发展道路上，“墨子号”量子科学实验卫星无疑是一大高峰，作为全世界第一颗也是迄今唯一一颗此类卫星，它站在了量子通信的最高点。量子卫星自2016年发射以来，已经创下多个世界第一，相关科学实验还能帮助回答爱因斯坦苦思多年的疑问。
2011年12月，在地面量子通信处于城域化阶段时，量子卫星项目获批启动，这个时间甚至比2013年获批立项的“京沪干线”还要早。量子科学实验卫星是中科院空间科学战略性先导科技专项中首批确定的卫星之一，由于这是全世界第一颗此类卫星，中国科学家专门为其研制了量子实验控制与处理机、量子纠缠源初样鉴定件等关键部件。
2016年8月，项目团队宣布，全球首颗量子科学实验卫星被命名为“墨子号”。潘建伟介绍说，这个名称与已故著名教育家、中国科学技术大学老教授钱临照有关。钱临照是老一辈光学、科技史研究者，对墨家经典著作《墨经》有过深入研究，发现其中有不少与现代科学知识相通的记载，比如墨子在《墨经》中提出的“光学八条”。
“墨家逻辑是全球三大古老逻辑体系之一，而逻辑体系是科学的基础。”潘建伟说，墨子在两千多年前就发现了光线沿直线传播，并设计了小孔成像实验，可以说是光通信、量子通信的基础。墨子在许多人心中是中国古代的“科圣”。
2016年8月16日1时40分，我国在酒泉卫星发射中心用长征二号丁运载火箭成功将世界首颗量子科学实验卫星“墨子号”发射升空。
量子卫星上搭载了自主研发的“四种武器”：量子密钥通信机、量子纠缠发射机、量子纠缠源和量子试验控制与处理机。比如量子纠缠源，它只有机顶盒的大小，作用却非常关键，它能产生纠缠光，这是量子卫星在空中做各种实验的源头。平时实验室里纠缠源的体积非常巨大，研究人员不仅把它做到了小型化，还通过一系列的创新让它满足了空间环境要求,在国际上是首次实现。
对于量子通信来说，卫星传输相比地面光纤传输有距离优势。在目前所用的光纤中，携带量子信息的光子传播一百公里之后大约只有1‰的信号可以到达最后的接收站，所以光纤量子通信达到百公里量级就很难再突破。更长距离的地面量子通信要靠中继器的连接，即在一个地方接受到光子后，将信号放大再重新发送，而这会增加整个通信系统的复杂度。但光子信号在没有遮挡的大气中可以传播很远，穿透整个大气层后可以保留80%左右,利用卫星的中转，就可以实现地面上相距数千公里甚至覆盖全球的广域量子保密通信。
2017年8月，量子卫星团队又宣布，“墨子号”在国际上首次成功实现了从卫星到地面的量子密钥分发和从地面到卫星的量子隐形传态。这是在6月实现千公里级星地双向量子纠缠分发后，我国科学家利用“墨子号”实现的又两项重大突破。潘建伟说，至此，“墨子号”三大既定科学目标：千里纠缠、星地传密、隐形传态，均成功实现。
小荷初露--中国量子计算正当时
虽然中国的量子通信技术已经可以跻身世界前列，但客观来讲，中国的量子计算方面研发才刚刚起步，只能称为“小荷才露尖尖角”，还在努力追赶美欧等国。
与欧美大多数顶尖量子计算研究团队主要为企业不同，中国量子计算在各高校和科研机构实验室已有一些技术积累，尤其是近几年取得一些突破；而中国企业梯队此前在量子计算研究方面几乎是“一片空白”。这一局面从2017年开始被打破，阿里巴巴、腾讯和百度三大科技巨头全部“入局”量子计算，期待与自己的商业应用找到契合点。
潘建伟用“笋”来比喻中国量子计算领域的发展。因为笋尖刚长出来时进展较为缓慢，一旦长起来便越来越快。他说中国的量子计算就如“春笋”，“我们的爆发式增长也已到了‘相变点’”。
2017年5月，潘建伟教授及其同事陆朝阳、朱晓波等，联合浙江大学王浩华教授研究组发布了在基于光子和超导体系的量子计算机研究方面取得的系列突破性进展。
在光学体系方面，团队利用性能优异的量子点单光子源，通过电控可编程的光量子线路，构建了针对多光子“玻色取样”任务的光量子计算原型机。在超导体系，研究团队实现了十个超导量子比特的纠缠，并在超导量子处理器上实现了快速求解线性方程组的量子算法。
此外，中国科学技术大学的郭光灿院士团队在半导体量子芯片研制方面也屡屡取得新进展。2018年2月，郭光灿团队创新性制备了半导体六量子点芯片，在国际上首次实现了半导体体系中的三量子比特逻辑门操控，为未来研制集成化半导体量子芯片迈出坚实一步。
总之，人类已进入一个能看到量子计算机将要“出生”的时间段，无论是欧美还是中国，都在为此努力。但正如中国科学院院士、量子计算专家、图灵奖获得者姚期智说，这是“最后一公里”，也是一个非常艰难的过程。（来源：江苏科技报）
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