科技部部长万钢日前表示，中国已部署发展量子计算机和人工智能 航天员队伍将扩大。


“量子调控与量子信息”重点专项2016年度项目
中国没能赶上前三次工业革命导致近代积贫积弱，所以决不能在即将到来的第四次工业革命中落后。现在看来通向星辰大海的钥匙，第四次工业革命的关键技术——核聚变，量子技术，先进制造技术（激光3D打印），高超音速飞行器，高能物理学研究等方面，中国已经牢牢掌握在手中站在了世界前列。不过由于这些技术目前尚未成熟，无法得到大规模应用，因此目前还看不到这些技术所创造出来的价值，今后可能只有我们的子孙后代才能享受这些技术带来的价值。
每一个字都认识，可我为啥还是没看懂呢？？！！


潘建伟
3月16日从科技部获悉，中国科大潘建伟、陈宇翱研究团队经过多年努力，在超冷原子实验操控技术方面取得了重大突破，搭建了可以同时冷却操控玻色子和费米子的世界领先的实验平台。
此项研究成果开辟了超冷原子领域全新的研究方向，为理解复杂宏观量子现象提供了独特的研究手段，为研究质量不平衡的双超流系统铺平了道路。
这是可以拿诺奖的东东。

超冷原子打开量子模拟新世界

在微观的量子世界中，超冷原子与量子模拟的研究，是当前国际研究的前沿热点。超冷原子量子模拟打开了一扇门，为未来科学研究提供了一种强有力的模拟手段。

超冷原子的奇妙之处
超冷原子又是什么？超冷原子是指原子的温度接近绝对零度 （零下273.15摄氏度），这时将出现玻色—爱因斯坦凝聚态，即原本状态不同的原子凝聚到同一状态。目前，科学家们经过长期积累，已掌握原子冷却技术，比如华裔科学家朱棣文开创激光冷却并捕捉原子，由此在1997年获得诺贝尔物理学奖，冷原子系统也是实现量子计算众多方案中非常有前景的方案之一。

冷原子系统具有环境干净、高度可控等重要特性，可以按照需要来观察和发现新奇现象。 2016年10月，我国科学家在超冷原子量子模拟领域取得重大突破，中科大—北大联合团队在国际上首次理论提出，并实验实现超冷原子二维自旋轨道耦合的人工合成，测定了由自旋轨道耦合导致的新奇拓扑量子物性。该成果表明我国在超冷原子量子模拟领域上已走在国际最前列。


二维自旋轨道耦合和拓扑能带实现示意图
图：二维自旋轨道耦合和拓扑能带实现示意图。在激光场的作用下，原子在光晶格中发生自旋翻转的量子隧穿，导致自旋轨道耦合。
超冷原子自旋，有点像地球自转；轨道运动，就相当于地球围绕太阳的公转。在微观世界里，电子轨道和电子自旋会相互作用，即自旋轨道耦合。

自旋轨道耦合是量子物理学中基本的物理效应，它在多种基本物理现象和新奇量子物态中扮演了核心角色。这些现象导致产生了自旋电子学、拓扑绝缘体、拓扑超导体等当前凝聚态物理中最重要的前沿研究领域。目前在超冷原子中实现高维自旋轨道耦合，在理论和实验上都极具挑战性。


冷原子二维人工自旋轨道耦合
中国刘雄军理论小组提出了拉曼光晶格量子系统，不仅可完好地实现二维人工自旋轨道耦合，并能得到如量子反常霍尔效应和拓扑超流等深刻的基本物理效应。基于这一理论方案，中科大潘建伟、陈帅和邓友金等组成的实验小组，在经过多年艰苦努力发展起来的超精密激光和磁场调控技术的基础上，成功地构造了拉曼光晶格量子系统，合成二维自旋轨道耦合的玻色－爱因斯坦凝聚体，且合成的自旋轨道耦合和能带拓扑具有高度可调控性。

量子模拟的强大功用
随着超级计算机的诞生，很多科学难题迎刃而解。利用量子模拟技术，则有望解决连最快超级计算机都算不动的复杂问题。


量子模拟器是解决特定问题的专用量子计算机，其计算能力随着可操纵粒子数的增多呈指数增长。潘建伟说，如果实现50个量子比特的相干操纵，对某些特定科学问题的处理能力就会超过“太湖之光”，因为“太湖之光”现在也不过拥有能操纵45个量子比特的计算能力。如果实现 100个量子比特的相干操纵，其处理能力将达到目前全世界计算能力总和的100万倍。然而，要将通用的量子计算机造出来还需要很长时间，也许20年或30年。中科大潘建伟表示，正在做一些特殊的事情——量子模拟，它可以模拟出一个在经典计算机里根本无法计算的东西。
在中科大—北大联合研究成果中，利用超冷原子，科研人员可以精确控制原子之间的相互作用，并且很好地操作原子内部的状态，并根据研究需要来调控它们之间的相互作用，从而来有效模拟复杂的物理系统。这一关键突破将推动拓扑超流、拓扑超导等新奇拓扑量子物态的研究，进而给人们对物质世界的深入理解带来重大影响。今后，中国科学家希望将超冷原子自旋轨道耦合扩展到三维，来看看有没有一些新的量子现象存在。从长远讲，超冷原子量子模拟能够给材料和物质科学方面的研究提供一种强有力的模拟手段，为未来发展提供了很多丰富的可能性。
潘建伟预测：“此前科学家们认为，通过10到15年的努力，人类可以实现80到100个量子比特的相干操纵。现在可以说，我们在此方向上迈出了坚实的一步。”