世界经济论坛报告：量子技术如何推动可持续发展？

导读： 2024年9月20日，世界经济论坛与埃森哲联合发布报告：《量子促进社会：实现可持续发展目标的雄心》 （Quantum for Society: Meeting the Ambition of the SDGs） ，就量子技术与可持续发展目标之间的紧密联系进行深入探讨。 报告主要探讨了量子技术与可持续发展间的联系，重点关注量子计算、量子传感和量子通信等技术如何在2030年前实现早期价值，报告强调以多方努力构建量子生态系统，为社会创造价值，应对全球范围内的挑战。

墨子沙龙 | 来源

量子计算：聚焦早期价值，避免炒作 量子计算虽尚未完全准备好迎接世界范围内紧迫的挑战，但其在特定领域内有望发挥关键作用，如材料科学和生物学中的分子模拟和发现、复杂系统的优化和风险管理、人工智能和机器学习。 量子比特是量子计算机的重要组成部分，尽管炒作不断，但目前可用的量子计算机几乎不超过一千个量子比特。经典超级计算机拥有数万亿个经典比特。若要扩展现有的量子计算机来执行诸如发现新的CO ² 催化剂这样复杂的任务，则需要数百万个量子位。

量子比特(qubit) ：存储信息的物理结构，类似于经典计算机位，但使用叠加和纠缠

量子传感：从希望到现实 量子传感是近期内有可能实现可持续发展目标的机会之一。与量子计算相比，量子传感是一项更为成熟的技术，磁共振成像(MRI) 等在医疗诊断领域内已经使用了很多年了。 例如，量子磁力计和量子重力仪等有望在医学成像、神经学、气候变化评估等方面发挥重要作用，且部分技术已实现商业化。心磁图仪 (MCG) 设备上的量子传感器可以帮助医生更好地捕捉心脏活动的图像，有助于发现心脏异常或潜在的健康问题。此外，量子传感的发展有可能大幅提升胎儿MCG的使用率，能实现对胎儿的心脏活动进行常规评估，尤其是在大多数并发症多发的前三个月。 与其他量子技术相比，量子传感器通常要与大量已投入使用的设备竞争。因此，量子传感器的最终效果将取决于其在灵敏度、准确性等方面能否大幅提升现状，以及能否实现新功能或节约成本。

量子传感(Quantum sensing)： 先进的传感器技术，利用量子力学特性来探测物理世界中原本无法探测到的微小变化。

量子通信：朝着连接城域或区域规模网络的超安全通信方向发展 量子通信是游戏规则的改变者，它以现代通信系统无法做到的方式确保了数据的超安全传输。预计在未来25年内，量子通信将使令全球量子信息网络——量子互联网的构建成为现实。实现这一目标的一个关键突破是使用卫星或地面量子中继器，这些中继器可以安全地放大信号，使传输距离超过500公里。到目前为止，只有中国已经实现了长距离传输，建立了一个4600公里的量子通信网络。

量子互联网能够帮助加强网络安全、促进社会公平正义，同时也是推进产业和基础设施发展的关键，不少国家已积极开展相关研究和试验。 构建面向社会的量子生态系统 量子技术在改善数十亿人的生活、实现可持续发展目标上有着巨大的潜力。例如，在消除贫困方面，量子技术有助于实现基本服务保障、抵御气候相关灾害等可衡量的目标。 在 “水 - 能源 - 粮食” 的关系中，量子技术可通过地球观测等途径，同时推进粮食、水和能源的获取，减少温室气体排放。欧洲航天局正在开发空间量子重力仪等技术，以便监测气候变化等。 此外，量子技术在其他领域内也有诸多应用。在医疗领域，量子传感器可提高心血管疾病诊断的准确性和速度；在环境领域，可用于水质监测与净化、气候模拟及天气预报等；在能源领域，量子计算可助力太阳能电池设计、碳捕获等，提高能源利用率，减少碳排放。

构建面向社会的量子生态系统需要全球和自身相结合的方法。全球层面，可通过国际合作确定实用解决方案，推动可持续发展目标的开展。各国政府需加快引入相关计划，促进国际间知识交流和合作。量子领域的科学研究还需要全球的资金支持，优化量子基础设施。与此同时，需要促进量子技术知识的共享和传播，以提高公众和决策者对量子技术潜力的认识；制定支持量子技术发展的政策框架，以确保技术的公平和可持续应用。 量子技术：未来可期 量子技术在能源效率方面有潜在优势。如果量子计算机只能与经典计算机持平，而不能超越经典计算机，那其价值便无从谈起，但从可持续发展的角度看，量子计算机能提供更优的计算范式，即“量子能量优势”。不是经典对抗量子，而是经典加量子，才能帮助人类减少碳排放，离实现可持续发展更近一步。 在水资源方面，量子计算可能有助于减少计算密集型系统的水利用，如解决数据中心热管理优化问题，减少对水冷空调的依赖，加速数据分析。在可再生能源领域，量子可探索动态资源管理，灵活匹配可再生发电。

报告指出，世界经济论坛将推出量子应用中心，展示推进可持续发展目标的解决方案，并与沙特阿拉伯的第四次工业革命中心合作，利用量子计算应对可持续性挑战。 量子技术作为一种前沿科技，具有巨大的潜力和广阔的应用前景。虽然目前仍面临诸多挑战，但在各方的共同努力下，有望在实现可持续发展目标等方面发挥重要作用，为人类社会带来积极而深远的影响。 声明： 本文2024年9月27日首发于微信公众号“墨子沙龙”，原标题为“世界经济论坛报告：把握量子机遇，实现可持续的未来”，赛先生获授权转载。 星标《赛先生》 公众号， 不要错过我们每日为您精心准备的高质量文章！

欢迎关注我们，投稿、授权等请联系 [email protected] 合作请添加微信SxsLive2022