量子技术|「墨子沙龙活动简报」未来趋势：量子互联网( 二 )
由于“墨子号”的成果，其他国家也纷纷开始开展空间量子通信计划 。美国NASA发布了空间量子实验白皮书，加拿大启动研制新一代量子通信卫星，欧盟将与欧空局携手建造天地一体的泛欧量子通信基础设施，等等 。
印娟教授还和大家分享了我国未来的空间量子计划：通过“量子星座”实现高效的全球化量子通信；研制更加小型化、移动化的地面站，以实现真正的规模化应用 。
单光子相机：雾里看花、隔墙观物
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光沿直线传播，如果面前有障碍物，是否还能墙后的人或物？神奇的量子技术告诉大家，通过单光子成像技术，“雾里看花、隔墙观物”就可能实现 。单光子相机是一种基于量子物理原理的超高灵敏度的光电探测技术 。利用单光子相机和计算成像算法，可以实现远距离成像与传感、非视域成像 。
传统光电探测技术的探测灵敏度约为1 nW，要想获得一张清晰照片往往需要采集数十亿计的光子 。在弱光环境下，例如当我们要测量远距离目标时，传统光电探测技术便难以胜任，由于仅能探测到少量光子，图像变得模糊，无从分辨！而单光子相机，对于每个像素平均只探测一个光子，再结合计算成像算法，就能高效的重建出图像 。此为“雾里看花” 。
还有更神奇的，单光子成像技术还能实现“隔墙观物”，即非视域单光子相机 。所谓非视域，即摄像机视野之外的地方，那么如何才能捕捉到视域之外物体的图像甚至动态视频呢？可以通过附近的墙壁等表面 。非视域物体的相关信息经由墙壁的反射而进入单光子探测器，通过分析光子的飞行时间，利用非视域成像算法，就能够重建出非视域物体的图像 。徐飞虎研究团队使用研发的单光子相机系统，以及全新的计算成像算法，已经可以实现复杂场景的非视域成像 。
量子计算——挑战未来
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量子计算是最近几年科学界的热门话题，“量子优越性”及未来真正实现量子计算实用化的研究如火如荼 。
来自“潘之队”的超导量子计算负责人朱晓波教授为大家科普了量子计算的原理、不同实现方式和现在的国际竞争状况 。他着重为大家介绍了他们团队和宣布取得“量子优越性”的谷歌团队共同使用的超导量子计算体系，并分析了其优势和面临的挑战 。
超导体具有零损耗特质，半导体平面印刷工艺成熟，超导量子比特容易耦合与控制，且 超导量子方案中尚没有发现原则性的困难，这些都是超导量子计算的优势 。当然，超导量子计算也面临着亟待解决的巨大挑战，一个极具挑战性的关键难点是：在对单微波光子态（量子比特）高保真调控与读出的情况下，如何实现可扩展？
目前超导量子计算的国际顶尖水准是Google的53量子比特、保真度99.4%的超导量子系统 。朱晓波教授透露，中国科大今年预计可以实现60量子比特、99.5%保真度的超导量子系统，而5年后，希望能将这一数字提高到千个量子比特，10年后达到百万量子比特 。
我们处于大数据时代，全球数据量呈指数增长，每两年便翻一番 。现代社会对计算有着巨大的需求，而目前人类所拥有的计算能力却还相当有限 。
量子世界给我们带来了新希望 。微观世界遵守量子力学原理，具有与经典世界不同的行为方式，利用这些“独特性”，我们可以实现一些原本不可能的事情 。与经典计算模式不同，量子计算能力随可操控的量子比特数呈指数增长，实现50比特的相干操纵，便有望实现所谓的“量子优越性”——即在特定问题的处理上，能力超过目前最强大的超级计算机 。
量子网络和计算技术目前处于发展初期，现阶段各国都在一方面发展基于可信中继的量子通信网络，同时积极储备量子互联网后续阶段的基础技术 。量子通信、量子传感和量子计算等新兴科技的蓬勃发展，将对我们的世界产生巨大影响 。在上海科技节，墨子沙龙希望通过科学家们的科普，鼓励年轻人投身科研事业，推动未来中国科技的创新与发展 。
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关于“墨子沙龙”
墨子沙龙是以中国先贤“墨子”命名的大型公益性科普论坛，由中国科学技术大学上海研究院主办，中国科大新创校友基金会、中国科学技术大学教育基金会、浦东新区科学技术协会、中国科学技术协会及浦东新区科技和经济委员会等协办 。
墨子是我国古代著名的思想家、科学家，其思想和成就是我国早期科学萌芽的体现，“墨子沙龙”的建立，旨在传承、发扬科学传统，建设崇尚科学的社会氛围，提升公民科学素养，倡导、弘扬科学精神 。科普对象为热爱科学、有探索精神和好奇心的普通公众，我们希望能让具有中学及以上学力的公众了解、欣赏到当下全球最尖端的科学进展、科学思想 。
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