2023年北京科技周主会场的量子信息展区,展示了北京市全力推进量子信息技术占先的阶段性重大成果。

北京量子信息科学研究院成果展示

量子信息成为中国重要名片

量子信息科技是量子力学与信息技术相结合的前沿科技。

2021年8月印发的《北京市“十四五”时期高精尖产业发展规划》提出,抢先布局一批未来前沿产业。其中,量子信息领域完善量子信息科学生态体系,加强量子材料工艺、核心器件和测控系统等核心技术攻关,推进国际主流的超导、拓扑和量子点量子计算机研制,开展量子保密通信核心器件集成化研究。

北京市将发展量子信息作为国际科技创新中心建设的重要任务,以北京量子信息科学研究院(以下简称北京量子院)为抓手,在重大基础前沿科学研究、关键核心技术攻关方面孕育出一系列阶段性重大成果。

615公里开放式架构双场量子密钥分发

袁之良团队利用光频梳技术研发了开放式架构的双场量子密钥分发系统,成功实现615公里的光纤量子通信,在长距离量子通信领域有了创新方案。

量子密钥分发基于量子物理的基本原理和一次一密的加密方式,可实现无条件安全通信。“双场”是目前所有量子密钥分发协议中,最适合远距离传输的一种。

相较于传统的闭合式架构,开放式架构在确保量子通信安全性的同时能大幅降低网络建设成本。这种新型架构支持城市内的“量子视频会议”和城市间的“量子语音电话”,将有助于我国建设多节点广域量子网络。

量子反常霍尔效应演示

中国科学院院士、时任清华大学副校长、北京量子院院长薛其坤及其团队在试验了上千个样品,克服了重重障碍之后,找到一种叫做“磁性拓扑绝缘体薄膜”的特殊材料,并在实验中观测到“量子反常霍尔效应”。量子反常霍尔效应是一个基于全新物理原理的科学效应,是我国物理学家对人类科学知识宝库的重要贡献。量子霍尔效应在凝聚态物理中占据着极其重要的地位。由于普通量子霍尔效应的产生需要用到非常强的磁场,这种磁场强度通常是地磁场的几万甚至几十万倍,因此应用起来非常昂贵且困难,而量子反常霍尔效应则不需要任何外加磁场。这项研究成果将会推动新一代的低能耗晶体管和电子学器件的发展,并且可能加速推进信息技术革命的进程。

薛其坤团队的“量子反常霍尔效应的实验发现”项目荣获了2018年度国家自然科学奖一等奖。

助推量子科技“加速”发展

2021年11月发布的《北京市“十四五”时期国际科技创新中心建设规划》提出,推动重点领域前沿技术引领,支持开展量子信息前沿技术研发。北京量子院研发的超高灵敏度原子磁强计可用于心脑磁测量以实现疾病诊断。与超导磁强计相比,该项技术检测成本更低,可推动心脑磁检测的普及。

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