“量子技術”都應用在哪個領域？

你可能無時無刻不在和量子技術接觸：它在我們的手腕上，它在我們的語音裝置中，它在我們的螢幕裡，它在我們的汽車内……量子技術是數字時代的基石。

第二次量子革命即将來臨，全新的量子技術正從實驗室走出來，這将使傳感、通訊、量子醫療，資訊處理等領域獲得前所未有的跨越式發展。但最大的挑戰還是在于如何将技術概念變為原型，以及如何成功将原型進行商業化。

量子技術到底是什麼？

我們現在已經有能力操控單個原子、電子或其他粒子，其帶來的好處是不言而喻的。比如，通過光子計數來制造3D相機、通過捕獲單個原子和離子建造最精确的光學計時器等。同時，那些看似違反常理的量子現象也将為我們所用，比如量子糾纏态和量子疊加态。

量子鐘：通過捕獲原子和離子，制造前所未有的高精度計時器。

量子成像：通過對單個光子進行探測和計數，來突破傳統相機的各種限制。全新的成像技術甚至可以穿過濃霧、看透牆壁。

量子傳感器：可以超越以往任何裝置的精度來測量光、電以、磁場，甚至引力的運動。

量子計算機：将完成傳統計算機所無法想象的任務。以IBM的超級計算機Blue Gene為例，它需要花費上百萬年才能破解某些普通的資料加密，而量子計算機隻需要幾秒。此外，未來的量子計算機還将幫我們合成出各種具有全新性能的材料。

量子通訊：具有極高的通訊安全性，難以被侵入。此外，量子雲計算網絡将會最終實作。

量子植入：量子能量轉能加載駐波技術。主要的原理是依托高科技量子能量艙。産品在進入艙體後經過“聲、光、電、磁”等實體介入方式，進行能量植入。

量子技術的市場及其影響

量子技術的應用範圍之廣可能遠超你想象

▶石油與天然氣

通過量子傳感器來進行引力觀測，将大大增加發現新資源的速度，進而增加石油與天然氣的産量。

▶環境

2007年夏天的大洪水為整個英國造成了32億英鎊的損失。用量子傳感器探測引力，将使我們精确的測量哪怕是最微小的海床運動，進而設法減輕自然災害對人類造成的影響。

▶ 資料安全

現在網際網路上的加密資訊越來越多。據估算，2016年全球公共雲計算服務的将增長16.5%，達到2000億美元。量子通訊在這個時代顯得更加重要，除了保障資料的安全性，更重要的是，量子通訊技術的安全性将大大增強人們對網絡的信任，進而進一步促進相關産業的發展。

▶ 國防與航空航天

國防與航空航天工業極大的依賴高精度的導航、計時及遙感。量子技術是目前提升精度的最有效方式。目前，英國國防部已計劃将一些主要研發項目的最新成果進行實際應用，包括小型原子鐘、陀螺儀、加速器、重力成像系統。

▶ 土木工程

全新的重力傳感器還可用于地下結構的探測，比如地下管線和沉洞。

▶ 無線通信

微型超高精度量子鐘能容納密度更高的通訊流量，使得諸如GPS定位、音視訊通話等不再受網絡環境的影響。

▶ 金融

金融數字化要求極其精确的時間戳，整個經融市場都将受益于新一代量子鐘。

▶ 城市

量子傳感器可以更加智能、更加精确的測控城市能耗、水消耗量、空氣品質、地質運動等名額，進而讓整個城市更安全高效的運作。

▶ 娛樂、安保、工業

全新形态的光子相機将使這些行業收益頗多，甚至從工具層面完全改變這些行業的形态。

▶醫療健康

癡呆病：根據阿爾茨海默病協會估計，全世界每年因癡呆病而造成的經濟損失約有5000億英鎊，這一數字還在不斷增加。而目前基于患者問卷的診斷形式通常會使治療手段的選擇可能性被嚴重限制，隻有做好早期的診斷和幹預才可以有更好的效果。

研究人員正在研究一種稱為腦磁圖描記術（MEG）的技術可用于早期診斷。但問題是該技術目前需要磁屏蔽室和液氦冷卻操作，這使得技術推廣變得異常昂貴。而量子磁力儀則可以很好地彌補這方面的缺陷，它靈敏度更高、幾乎不需要冷卻和與屏蔽，更關鍵的是它的成本更低。

癌症：一種名為微波斷層成像的技術已應用于乳腺癌的早期檢測多年，而量子傳感器則有助于提高這種技術的靈敏度與顯示分辨率。與傳統的X光不同，微波成像不會将乳房直接暴露于電離輻射之下。

此外，基于金剛石的量子傳感器也使得在原子層級上研究活體細胞内的溫度和磁場成為了可能，這為醫學研究提供了新的工具。

心髒疾病：心律失常通常被看作是發達國家的第一緻死殺手，而該病症的病理特征就是時快時慢的不規則心跳速度。目前正在開發中的磁感應斷層攝影技術被視作可以診斷纖維性顫動并研究其形成機制的工具，量子磁力儀的出現會大大提升這一技術的應用效果，在成像臨床應用、病患監測和手術規劃等方面都會大有益處。

量子技術未來

未來量子技術的應用範圍越來越廣泛，發展空間非常廣闊，将量子技術應用解決生态環境、人類健康長壽等重大問題，量子技術健康産品已經逐漸進入越來越多的家庭。

原國家計委科技司副司長嚴谷良表示，量子技術的時代已經到來。從量子技術在各領域的應用中可以看到，量子技術克服、解決了許多依靠正常技術解決不了的難題，可以說，掌握了量子技術，即是掌握了一個新的科技武器。

原文釋出時間為：2018-01-22

本文作者：金雨堂為愛而生

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