我國在量子科技方面貌似很領先，中科大郭光燦潘建偉他們一直在出成果，放在國際來看，水平究竟如何？
謝邀。 今年5月出版的英國《自然》雜誌的子刊《自然#8226;物理》發表中國科大量子研究最新進展，中國科大合肥微尺度物質科學國家實驗室製備出「超糾纏量子薛定諤貓態」，刷新量子糾纏世界紀錄，歐洲物理學會稱之為「發展實用性量子計算機的重要突破」。 量子糾纏是量子物理世界特有的奇異現象。當一個量子被操作而狀態發生變化時，另一個與之糾纏的量子即刻發生相應的狀態變化，這兩個量子「心心相印」。量子糾纏不僅是量子力學的基礎，同時也是量子信息處理中的核心技術。多粒子糾纏是研製具有超級計算能力的量子計算機的必備條件。與經典計算機相比，量子計算機最重要的優越性體現在量子並行計算上，並行處理能夠大大提高量子計算機的效率。對一個300位的大數進行質因子分解，用主頻為兆赫等級的普通計算機計算需要幾百萬年的時間，而工作頻率為兆赫等級的量子計算機可能只需要一秒。
中科大－清華聯合小組的研究人員在發送端調校光學設備聽起來，這並不像是一個複雜的實驗：位於北京八達嶺長城腳下的送信者，要向站在河北省張家口市懷來縣的收信者發出一段信息。
這段距離僅有16公里，在晴朗的白天，他們彼此甚至目力可及。只是，這並不是一封信、手機簡訊或電子郵件，而是好像「時鐘指針」一樣表示著量子運動狀態的量子態。
這已經是量子態目前在世界上跑出的最長距離。6月1日，世界頂級科學刊物《自然》雜誌的子刊《自然·光子學》以封面論文的形式，刊登了這項成果：一個量子態在八達嶺消失後，在並沒有經過任何載體的情況下，瞬間出現在了16公里以外。實驗的名稱叫做自由空間量子隱形傳態，由中國科學技術大學與清華大學組成的聯合小組完成。
美國國際科技信息網站盛讚，這一成果代表著量子通信應用的巨大飛躍。
想要給大家都講明白實在是一件痛苦的事這確實是一個難以令人理解的研究領域，面對抱著巨大好奇心的公眾，研究者不禁感到苦惱，「想要給大家都講明白實在是一件痛苦的事」。
早在3年前，中科大前校長朱清時院士在形容負責組建聯合小組的中科大教授潘建偉時也聲稱，潘在量子通信領域的工作「對於一般人來說是難以理解的」，「不然會感到更強的震撼力」。
一切還要從量子說起。量子是不可分的最小能量單位，「光量子」就是光的最小單位。
在奇特的量子世界裡，量子存在一種奇妙的「糾纏」運動狀態。中科大量子信息實驗室教授彭承志願意將一對糾纏狀態下的光子比作有著「心電感應」的兩個粒子。再用個更貼切的比喻，糾纏光子就好像一對「心有靈犀」的骰子，甲乙兩人身處兩地，分別各拿其中一個骰子，甲隨意擲一下骰子是5點，與此同時，乙手中的骰子會自動翻轉到5點。
事實上，乙甚至根本不需要知道也不能查看自己手中究竟握著幾點。因為在物理學上，每一次對糾纏光子的測量都會破壞原有的狀態，「就像冰淇淋，你必須嘗一口才知道它的味道。但當你嘗了一口時，冰淇淋就已經發生改變。」一個專業人士這樣解釋。
因此，甲只需要通過電話、簡訊等渠道告訴乙，自己剛剛擲出了5點。乙即便不用攤開手掌，也可以知道自己手邊這個「心電感應」的骰子也成了5點。
這聽起來就像一場魔術表演。只是，甲和乙之間傳送的只是類似「轉成5點」之類的信息，而不是實物。
這是目前量子態在自由空間中隱形傳輸的最遠距離這段16公里的旅程創造了新的世界紀錄，這是目前這個星球中量子態在自由空間中所能隱形傳輸的最遠距離。
事實上，在量子態隱形傳輸經歷的漫長旅程中，每一點距離的進步都可以被視為一座里程碑。1997年年底，位於奧地利的蔡林格研究小組首次在實驗平台上幾米的距離內成功地進行了這一實驗。
雖然當時的傳輸距離僅達數米，但美國《科學》雜誌卻將其列為該年度全球十大科技進展。《科學》雜誌的評語是：「儘管想要看到《星際旅行》中『發送我吧』這樣的場景，我們還得等上一些年，但量子態隱形傳輸這項發現，預示著我們將進入由具有不可思議的能力的量子計算機發展而帶來的新時代。」
科幻電影《星際旅行》至今仍在科幻娛樂史上排名榜首。它講述了人類的夢想：宇航員在特殊裝置中平靜地說一句，「發送我吧，蘇格蘭人」，他就會瞬間轉移到外星球。在經典遊戲「暗黑破壞神」中，女巫角色的技能是「瞬間轉移」。只要施展這個魔法，女巫就會伴著一道閃光消失，並出現在任意一個想去的地方。
「這種現象，與量子態隱形傳輸很類似。」一位聯合小組成員謹慎地選擇著用詞。當然，它們並不相同。在這項實驗中，被傳輸的是信息而並非實物。
1999年，蔡林格研究小組的論文又與倫琴發現x射線、愛因斯坦建立相對論等重大研究成果一起，被英國《自然》雜誌選為「百年物理學21篇經典論文」。而就在那時，這篇論文作者欄中一個26歲的年輕人，就是當時在奧地利維也納大學從事研究工作的潘建偉。
不過接下來，發展並不算順利。直到2004年，蔡林格小組才利用多瑙河底的光纖信道，將量子隱形傳態距離提高到600米。
這次中國的實驗在技術上有了重大創新，光子在傳播過程中會因偏振而引起變化，聯合小組的科學家們對此進行了「正反饋」，即用簡單的光學器械控制住光子的偏振態，使這次實驗的保真度最終達到了89％。也就是說，「儘管不能正確無誤地發送每一個碼，但信息是可以傳送的」。
「如果地點允許，我們本來希望能達到20公里。」聯合小組成員、清華大學物理系副研究員蔣碩覺得很遺憾。他在一間窗台上生長著翠綠爬藤的辦公室里接受了記者的採訪。
隨著高度增加，空氣也會變得更加稀薄。所以，地表10公里的空氣密度，基本相當於從地球到外層空間幾十公里距離的空氣密度。「20公里的傳送距離，就表明光子可以在地表與外層空間衛星間打一個來回。」這也就意味著量子信息可以通過衛星在不同地區，甚至國家間傳遞。
可在野外實驗，狀況卻無法保證同實驗室里一樣理想而精確。最終，因為位置便利，研究者們將「秘密基地」分別設在八達嶺長城腳下與河北懷來的兩家小旅館，地理距離16公里。
為了用激光為量子態傳輸打出一個光鏈路，他們的實驗大多在其他人沉入夢鄉的夜晚進行。光鏈路是為了幫助隨後分發的光量子「探路」。那些已經睡著了的人並不知道，這群在半夜裡還擺弄著有點嚇人的綠色激光的年輕人，也正在實現這個世界全新的通信夢想。
「儘管我們只傳送了16公里，但這在科學上證明了量子信息的遠距離傳輸是可行的，也意味著量子信息通過衛星進行傳遞有可能實現。」蔣碩說。
為了防禦一個還未出現的威脅這些站在科學領域最前沿的中國物理學家明白，進行量子通信研究，除了能夠實現隱形傳態這種奇妙的物理現象以外，還能夠實現更重要的使命，那就是防禦一種「還未出現的威脅」。
威脅來自尚未被成功發明的量子計算機。早在上個世紀，科學家們就已經開始設想，用量子系統構成的計算機來模擬量子現象，從而大幅度減少運算時間。如果將未來的量子計算機比作大學教授，今天所謂超級計算機的能力甚至還比不上剛上幼兒園的小班兒童。
你可以想像這樣一個驚人的對比：現在對一個500位的阿拉伯數字進行因子分解，目前最快的超級計算機將耗時上百億年，而量子計算機卻只需大約幾分鐘。
「一旦哪個瘋子發明出來量子計算機，他就可以攻破所有的密碼。」蔣碩指出了這個可怕的威脅。事實上，現在通用的加密方式並非如想像般安全，它們都有破譯的方法，只不過由於現有計算機運行能力的限制，破譯一個密鑰可能要耗費上萬年，甚至上百萬年。
如果量子計算機出現，我們目前自以為安全的一切將不堪一擊。那將是一個超級神偷，可以偷走現代文明中人們賴以生存的一切——銀行存款、網路信息。它也足夠衝破軍事或安全系統，調轉導彈的軌道，令整個國家陷入混亂與災難。因此，沒有人敢懈怠，「這並不是一項杞人憂天的研究。所有的防禦必須出現在進攻之前。」美國科學家的預言就像一個倒計時牌，「量子計算機可能將在50年之後出現。」
因此，「只有採用量子信息才是安全的，必須佔據先機。」這樣一切「竊聽手段」將失去原有的意義。如果一個間諜想要收集情報，他必須竊取發送途徑中的光子，經過測量後再次傳給接收者。但因為光子對的糾纏特性，這樣的竊取就會被發現，「就像被嘗過的冰淇淋一樣」。
當然，眼下這只是一場看不見對手的戰爭。「如果沒有量子計算機這支矛，量子信息這面盾就發揮不出作用。」蔣碩說。他同時也認為，即便技術成熟，「如果量子計算機沒有出現，並沒必要進行大規模的產業換代」。
然而，這篇論文發表後，蜂擁而至的報道和議論卻讓科學家們發現，公眾似乎誤解了自由空間量子隱形傳態的真正意義，「很多人都認為，這個實驗的成功代表著超時空穿越可能實現。」
顯然，能夠傳遞一組信息並不意味著已經可以傳遞實物。「我們對世界的了解仍然不夠透徹。」一位研究者說。科學家們現在還不知道應該如何通過隱形傳輸的方式傳送實物，「我們曾經以為世界上最小的是原子，可是後來發現原來裡面還有質子和中子。然而，沒有人知道質子和中子是否還能被繼續拆分。更何況想要傳送一個生命體，又該如何處理他複雜的腦電活動呢？」
「目前我們實現的僅僅是單光子量子態的隱形傳輸，在未來有可能實現複雜量子系統的量子態隱形傳輸，但距離宏觀物體的量子態隱形傳輸還具有非常遙遠的距離。」彭承志說。
也許，正是「非常遙遠的距離」帶給了人們遐想。畢竟，曾經實驗台上量子態只能前行幾米，而今，它已經可以穿越16公里。將來，它還可能在星球之間傳遞。
「科技發展的速度有多快誰能知道呢？」一位參加這項研究的科學家說，「就好像打算盤時的人們永遠想不到，在不久的將來，人類發明出了每秒運行幾千億次的電子計算機。」
以上有內容摘自互聯網及維基百科）
作為對量子信息感興趣的本科生，冒昧答一下。知乎一定有大批比我專業得多的猛士。
量子科技這個命題太大了，「領先」也無法準確定義。中科大的成果前段時間集中於量子糾纏態的距離維持，最近郭光燦團隊實現了單光子高維存儲器，這些成果非常棒；南京大學的超導量子比特曾處於世界領先地位，清華有姚期智團隊的量子網路。這都是實際情況，但也只是整個量子科技領域的一小部分。量子概念幾乎遍布當代物理科研的每個領域，因此我只好假設題主問的是狹義的量子信息方向。量子信息包括量子通信、量子模擬、量子計算，這三方面逐層深入並且在並行地發展。理論部分幾乎全出自國外，當然這個方向上全世界進展都不快，量子計算已經不是熱門課題了。實驗部分如題主所見，目前我國最受人稱道的成果集中於量子通信的實驗，而在後兩方面美帝科研成果和進展速度都比我們強，量子通信也只是「走在前列」而已。再將話題擴大一點，從量子信息轉到量子器件。在真正的量子計算機實現上，目前最有希望的超導量子比特的多量子耦合方向我國曾經領先，目前排名在退步。從大範圍來說我個人覺得這麼形容比較合適：我國目前在量子信息研究進展中具有重要地位，在某些精細劃分的方向上領先，但這些領先地位都是很容易失去的。10.14增加一點題外話：由於「量子計算機」這個概念已經被提了太多年，很多人一想到量子科技就直接奔著量子計算機去了，媒體也一直致力於給人以量子計算時代的錯覺，但量子耦合研究和量子計算機的關係沒有某些媒體吹得那麼玄乎。這也是我一直試圖在原本回答中將量子通信、模擬、計算分開的原因。先要澄清一點，不是專門為小型化、集成化、通用計算化而做的量子信息研究，都不是真正的量子計算機實現。量子耦合和量子計算的關係好比晶體管和現代計算機，只是量子耦合到量子計算機的路更難走：集成度越高越容易退相干。由於集成度要求，量子計算機的實現方式現在基本定死，而這個與量子計算機關係最密切的領域已經很久沒有出現突破了。我想不到什麼論文既能準確說明進展又能讓知乎的大部分群眾看懂，也無法深入淺出地描述準確物理圖景。我在相關實驗室打過雜，深知自己和師兄師姐以及導師的差距有多大，因此特別希望有領域內人士能回答此題。在真正的業內人士以數據和文獻說話之前，請大家批判地看待科技新聞和此樓所有回答（包括我的），因為某些科技記者簡直是以寫科幻的態度來寫稿，而沒有對行業的深入認識，解答此題可以歸類為耍流氓。潘建偉大組技術上確實是很優秀，主要專註克服實現量子通訊，量子計算，量子模擬等相關的技術問題，而這些是量子技術的核心部分。放在國際上也是很不錯的，畢竟發了那麼多影響不小的文章。 就量子信息而言，實際上能給大家新的知識是極少的，主要的應該還是往技術上走，實現這些量子技術，或者得到相關的別的可以應用的技術。 當然冷原子模擬是另外一回事，它可以模擬凝聚態的體系，可能可以給我們帶來物質世界新的信息。其他的很多東西。。。都是扯淡。。。。
郭潘都是大拿，但近幾年成果不多
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