瞻觀前沿

來自奧地利維也納大學和芬蘭赫爾辛基大學的科學家們?nèi)〉昧艘豁椫卮笸黄?，他們首次在室溫下穩(wěn)定并直接成像了稀有氣體原子的小團簇。該成果被認為將為凝聚態(tài)物理及其在量子信息技術(shù)領(lǐng)域的應用開辟新的可能性，并且相關(guān)研究論文發(fā)表于最新一期《自然·材料學》雜志。

該研究的關(guān)鍵在于將惰性氣體分子納入兩個石墨烯層之間，這一方法克服了稀有氣體在室溫條件下不能形成穩(wěn)定結(jié)構(gòu)的難題，并成功拍攝了稀有氣體結(jié)構(gòu)（氪和氙）的第一張電子顯微鏡圖像。據(jù)悉，維也納大學團隊在研究利用離子輻照改變石墨烯等二維材料的性質(zhì)時發(fā)現(xiàn)了這現(xiàn)象：使用惰性氣體進行輻照時，它們可能會被困在兩個石墨烯層之間。團隊解釋稱，當稀有氣體離子以足夠快的速度穿透第一石墨烯層，而不穿透第二石墨烯層時，就會發(fā)生這種情況。

一旦被困在這些石墨烯層之間，惰性氣體就可自由移動。但為了囊括這些稀有氣體原子，石墨烯會彎曲并形成微小的氣泡。兩個或多個惰性氣體原子會在這些氣泡內(nèi)相遇，并形成規(guī)則且緊密堆積的二維惰性氣體納米團簇。

技術(shù)價值觀察

量子信息產(chǎn)業(yè)鏈從上游到下游主要包含基礎光電元器件、量子通信核心元器件、量子通信傳輸干線、量子系統(tǒng)平臺、以及應用層五個環(huán)節(jié)。其中基礎光電元器件和核心設備是支撐起量子通信的技術(shù)和硬件基礎;量子傳輸干線是實現(xiàn)遠程量子通信及量子網(wǎng)絡的傳輸渠道;量子系統(tǒng)平臺主要負責對信息進行整合處理并根據(jù)需求做出相關(guān)指令，是維護整個系統(tǒng)健康運轉(zhuǎn)的軟件基礎;應用層則為量子信息產(chǎn)業(yè)化的下游，主要為軍事國防、政務、金融、互聯(lián)網(wǎng)云服務、電力等領(lǐng)域的應用。

由于稀有氣體廣泛應用于光源和激光器內(nèi)，最新結(jié)構(gòu)將有望在量子信息技術(shù)領(lǐng)域找到用武之地。該技術(shù)處于量子信息產(chǎn)業(yè)鏈上游環(huán)節(jié)。

宏觀市場觀察

量子信息在眾多垂直行業(yè)應用領(lǐng)域廣泛，探索有效融合應用場景

量子信息技術(shù)已成為未來國家科技發(fā)展的重要領(lǐng)域之一，三大技術(shù)的分別在不同領(lǐng)域應用廣泛，其中，量子計算基于量子力學的全新計算模式，具有原理上遠超經(jīng)典計算的強大并行計算能力，為人工智能、密碼分析、氣象預報、資源勘探、藥物設計等所需的大規(guī)模計算難題提供了解決方案;量子測量在心腦疾病診斷、癌細胞檢測、細胞顯微成像等生命科學研究領(lǐng)域?qū)a(chǎn)生重要推動作用，在微弱電磁信號檢測，絕對重力與重力梯度測量，以及軟硬目標探測識別等領(lǐng)域的發(fā)展，將為國防、工業(yè)、地質(zhì)、環(huán)保等眾多垂直行業(yè)應用賦能;量子通信在信息安全領(lǐng)域探索有效融合應用場景。

美國、中國、日本為量子信息主要技術(shù)來源

從專利地域分布來看，量子計算、量子通信和量子測量技術(shù)專利前三技術(shù)來源地均為中國、美國、日本，說明三個國家在量子信息領(lǐng)域技術(shù)創(chuàng)新活躍。在政府主導下，中國量子信息技術(shù)的基礎科學和系統(tǒng)研發(fā)力量正快速成長，并成為與美歐并駕齊驅(qū)的競爭者。從申請人國別來看，量子計算、量子通信和量子測量專利前十申請人也多為中國、美國和日本企業(yè)。

量子通信行業(yè)市場規(guī)模

目前，國內(nèi)量子通信產(chǎn)業(yè)化主要以量子保密通信為主。自2014年京滬干線開啟建設以來，中國量子保密通信建設開始提速，骨干網(wǎng)、城域網(wǎng)、星地一體化網(wǎng)絡建設不斷完善，為量子通信向政務、金融、電力、交通等行業(yè)滲透打下基礎。2020年，中國量子通信市場規(guī)模為381億元，同比增長17.1%。2021年，中國量子通信整體市場規(guī)模達到445億元左右，同比增長16.8%。

中國量子信息技術(shù)賽道熱力圖

根據(jù)產(chǎn)業(yè)熱力圖顯示，目前量子信息關(guān)鍵技術(shù)強相關(guān)的城市集群主要集中在華中、華北和粵港澳大灣區(qū)，尤其是湖南省成為重點發(fā)展區(qū)域。這些城市群已投入大量政策、資金、環(huán)境和人才資源用于量子信息研發(fā)，成為潛在的量子信息技術(shù)發(fā)展中心。根據(jù)熱力圖的分布，華中地區(qū)有極大的可能性成為量子信息技術(shù)的先導區(qū)域。重點關(guān)注湖南省長沙市開福區(qū)、天津市東麗區(qū)、海南省?？谑旋埲A區(qū)等地的相關(guān)企業(yè)，以及這些地方對量子信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展的投資環(huán)境和潛力市場。

經(jīng)濟學人APP資訊組

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標簽： 量子 通信 稀有氣體 隨筆