人人都想擁有量子技術
量子物理學正走出實驗室、進入產業化階段。瑞士在研究方面具備優勢條件，無意錯過這趟列車，並已發布瑞士量子倡議。不過目前來看，瑞士無奈未能與歐洲同行。
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美國、中國和歐盟正在對利用無限小這一特性的產品進行規模數以億計的投資。瑞士同樣不甘示弱：在過去二十年間，瑞士國家科學基金會(FNS)、大學和民間公司已對三所瑞士國家研究能力中心(NCCR)投入了近3.3億瑞郎(約合3.57億美元)經費，其中最新一所中心已於2020年啟用。
收效如何？根據瑞士國家科學基金會發布的新聞稿，瑞士研究人員為“論證極化子凝聚體的超流體狀態”做出了貢獻，推動了“量子級聯啟動器”技術的發展，並致力於開發“可靠、高速率、集約且可擴展的矽基自旋量子比特”。
嗯，好吧……？不用擔心，我並沒有比您多看懂更多。我等對量子物理學著實一竅不通。即便是從事該領域的教授們也承認，在最初涉獵時無人能免遭痛苦。因為粒子和原子的世界只能通過方程來理解，而方程甚至會與數學家常識相悖。無法通過意象去領會，理智會迷失其中。也無法使用圖解，哪怕3D也不足以實現。
但是，量子物理學可以是任何東西，而不是一個抽象結構。怪異的是它的屬性，而不是描述它的理論。這是120年來的經驗都未曾推翻的理論。
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商業中的量子物理學
如今，量子物理學已經走出實驗室，並取得了初步的產業化成果。在日內瓦，尼古拉斯·吉辛(Nicolas Gisin)教授的小組在量子密碼學方面取得的成果促成了一家先驅企業的誕生，這家企業已經成為該領域在全球領先的企業之一。 20年來，ID Quantique公司對其被譽為無懈可擊的加密系統進行了商業化，現在同樣在售的還有隨機數生成器(如某些三星手機上已配置有隨機數生成器)和能以像素或光子的精度探測光的量子傳感器。
同樣是瑞士製造，位於巴塞爾的Qnami公司所製造的量子傳感器，其精確度較傳統傳感器高出百倍，被用於材料表徵或電腦芯片故障檢測，並且對醫學、生物學和化學的研究也頗具價值。
由瑞士量子研究應運而生的公司中，另外一個例子是Alpes Lasers及前述的量子級聯啟動器。此類紅外啟動器已被廣泛用於研究、工業和醫學領域，其在探測和分析氣體和其他化學品的精確度方面無可匹敵。
瑞士希望留在賽場
量子技術炙手可熱。根據美國波士頓諮詢公司(BCG)的數據，該行業在2020年和2021年吸引了超過20億美元的私人資金，即此前10年投資總額的兩倍。除此之外，還有來自政府的支持，中國尤甚。當然，中國方面不會明確公佈在這些領域的投入金額。至於相關產品的未來市場體量，美國波士頓諮詢公司預估，在未來15到30年內將達到4500到8500億。
因此，瑞士啟動自己的量子領域倡議也合乎邏輯，其目的旨在“確保國家的特殊地位並推動國際網絡化”。然而，瑞士聯邦對該項目撥付的金額為兩年1000萬瑞郎(1082.4萬美金)，似乎並不高。新任瑞士量子委員會主席的尼古拉斯·吉辛也坦然承認了這點。
這位物理學家表示：“我們的目標是將這個數字乘以四，達到每年2000萬。”資金用於何處？既要發展瑞士既有優勢領域，也要加大教育和人才培養力度，不僅限於學術界(尼古拉斯·吉辛指出學術界已頗具實力)，還要覆蓋到工程師和學徒。
同樣，還應對初創企業進行具有針對性而未必雨露均霑的扶持，並在國家級開發相關基礎設施，例如歐洲各國在量子密碼學領域進行的基礎設施部署。
聖杯之爭
當然，還有大名鼎鼎的量子電腦，人人都在討論並且嘖嘖稱道。對此，尼古拉斯·吉辛立即收起了遐想的思緒：“我更願意談談量子處理器，這是一台設在實驗室中、可通過互聯網遠程接入的機器。”在他看來，瑞士必須入局，“而不是讓位於美國、歐洲或中國”。
這種驚人的計算能力有何用途？
2019年，谷歌(Google)宣稱其憑藉懸鈴木(Sycamore)處理器已實現“量子霸權”，該處理器可在200秒內完成一項傳統超級電腦需1萬年才能完成的操作。這個數字旋即遭到來自IBM的質疑，指出需要兩天半的時間。不過撇開此類競品間的營銷之爭，事實上谷歌的機器進行的是一次定制化、充滿隨機生成數的計算。除了證明谷歌的技術優勢外，這是一種沒有任何實際用途的計算。
尼古拉斯·吉辛承認，一些量子技術被誇大了，“尤其是5到10年後實現通用電腦的承諾”。不過，這位物理學家認為，能夠證明相較於傳統方式，至少有一個問題是能以量子方式更有效地解決，這是“令人印象深刻的”。
稍稍暢想一番
其他應用場景也將出現。長遠來看，在新分子設計方面，量子處理器可能會非常有用。並非創造新分子，這仍將是化學家的專屬，而是設計和模擬分子的行為和特性，再將其合成為“真實的”分子。
這方面的應用領域顯然是寬廣的：從藥物到太陽能電池，再到所有的新材料，無論其用途如何。
那是否也會有潛在的惡意使用情況？尼古拉斯·吉辛意識到這個問題：“我不能說量子計算只會帶來好處。和所有的技術一樣，量子密碼學可用於例如保護醫院免遭電腦攻擊。但你也可以想像恐怖分子利用量子密碼學來保持隱蔽。”
至於那些夢想著使用量子電腦來改善金融預測模型的人，這位物理學家聳肩打趣地說：“也可以把股市看成一個隨機數生成器。”
被迫孤立
還有一個亟待解決的問題：由於投票通過反對大規模移民的主權動議，而後又退出與布魯塞爾的框架協議談判，瑞士被排除在“地平線歐洲(Horizon Europe)”計畫之外。該計畫確定並資助歐盟的研究和創新，直至2027年，資助規模超過950億歐元。而這不僅僅是錢的問題，也關乎網絡、交流、合作，以及具有在售量子產品的瑞士企業可以面向的銷售市場。
尼古拉斯·吉辛認為形勢“嚴峻”。 “因為我們不能閉門造車。必須與人進行交流、交換意見、相互挑戰。而我們的天然夥伴首先是歐洲。”
在蘇黎世，他的同事克勞斯·恩斯林(Klaus Ensslin)曾在十二年間領導了“量子科學與技術”國家研究能力中心，他認為局面“令人感到痛苦，這是一個科學被政治所挾持的例子”。正如他在2022年12月瑞士洛桑聯邦理工學院(EPFL)發布的新聞稿上所說的：“量子研究是瑞士皇冠上的一顆寶石，但卻被犧牲了。對年輕的研究人員而言，其後果將相當嚴重。”
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延伸閱讀：《跨越時空的骰子：量子通信、量子密碼背後的原理》(法)外部链接，尼古拉斯·吉辛著，奧迪爾·雅各佈出版社(Odile Jacob)，2012年，176頁
(譯自法語：瑞士資訊中文部)
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