在計算、信息安全和精密測量等領域，量子系統有望在性能上超越經典系統。自量子力學建立至今的百余年，這一領域已取得令人矚目的進展。
量子計算機已經實現“量子優越性”這一里程碑——它們能夠處理經典超級計算機無法處理的問題。而在安全通信方面，量子密碼學實現了“無條件安全”：即使擁有無限的計算能力，也無法破解通信內容。在時間和重力測量等方面，量子傳感器也達到了前所未有的精度。例如，用于地震探測和導航的冷原子重力儀已開始商業化應用。
然而，除量子加密裝置和量子傳感器外，其他量子技術仍處于實驗室到現實應用的過渡階段。未來幾年，量子模擬有望在量子化學、高溫超導等方向取得突破。但要實現能解決廣泛問題、具備抗干擾能力的通用量子計算機，仍需10至15年的持續努力。目前的關鍵挑戰在于如何保護量子比特的脆弱量子態，使其免受誤差和外界環境噪聲的干擾。
推動量子信息技術健康有序發展，以下三點至關重要：
首先，要防止泡沫的產生。盡管有不少企業宣稱可以在金融、蛋白質模擬等復雜計算領域提供量子計算服務，但實際上相關技術報道中僅演示了小規模的量子算法。當前量子計算機的硬件水平尚無法在具有實用價值的問題上體現量子優勢，距離大規模商用還很遙遠。
夸大其詞的宣傳會誤導公眾和投資人對量子計算產生不切實際的期望。從長期來看，這會打擊整個社會對量子計算甚至量子信息技術的信心。為防止泡沫產生，學術界有責任通過各種方式向公眾介紹量子技術的真實水平，幫助他們形成對量子技術發展前景的理性預期。
第二，量子信息技術的發展需要長期的資金支持。其中，穩定的政府投入是量子信息技術長期發展的基本保障。量子信息技術的研發尚不能完全通過市場化來籌集資金，美國、歐盟、英國以及中國等主要經濟體形成共識，近年來大幅增加了政府在量子信息研發方面的資金投入。與此同時，來自民間的投入是將新興技術推向現實應用的重要驅動力。近年來對量子信息技術的民間投資已開始活躍，其中包括谷歌、IBM、微軟、英偉達等科技巨頭，加速了量子計算從實驗室到產業應用的迭代步伐。
第三，廣泛且積極的全球合作至關重要。國際學術交流一直是推動科學技術發展不可缺少的動力，量子力學的發展歷史充分印證了這一點。
20世紀20年代，印度科學家薩特延德拉·納特·玻色與身在瑞士的阿爾伯特·愛因斯坦通過通信，共同預言了玻色-愛因斯坦凝聚態的存在——這一低溫物質形態后來在1995年由美國科學家首次通過實驗實現，并成為量子器件的重要基礎。與此類似，量子通信的理論框架最初由美國和加拿大的學者提出，早期的原理驗證實驗在歐洲完成。最終，全球尺度的量子通信網絡由中國科學家與奧地利、南非、加拿大等國的研究者合作實現。
然而，量子信息技術的快速發展在彰顯巨大應用潛力的同時，也對國際科研協作機制提出了新的要求。事實上，大多數的量子信息技術仍處于實用化的前夜，建立全球性的合作是推動其早日惠及全人類的關鍵進程。
與上一世紀的量子革命一樣，以量子信息技術為代表的第二次量子革命必將帶來人類物質文明的巨大飛躍。量子信息技術還需要長期的發展，一個積極、理性且促進合作的環境是必要的。
（作者為中國科學院院士、中國科學技術大學常務副校長，本文英文原文發表于《自然》雜志）
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