迄今為止，量子科技已有百余年的發(fā)展史，而量子信息自誕生以來則僅僅40年，但其重要性卻不言而喻。量子信息是下一代信息技術(shù)發(fā)展的戰(zhàn)略方向，我國將量子信息等前沿領(lǐng)域列為事關(guān)國家安全和發(fā)展全局的“國家戰(zhàn)略科技力量”，并提出要加強基礎(chǔ)研究、注重原始創(chuàng)新，優(yōu)化學(xué)科布局和研發(fā)布局，推進(jìn)學(xué)科交叉融合，實施一批具有前瞻性、戰(zhàn)略性的國家重大科技項目?？v觀其發(fā)展歷程，大致可以分為三個階段：

1

1900年，普朗克（Max Plunk）為了克服經(jīng)典理論解釋黑體輻射規(guī)律的困難提出了輻射量子假說，揭開了量子力學(xué)理論發(fā)展的序幕。

1905年，愛因斯坦提出光量子假說、運用能量子概念使量子理論得到進(jìn)一步發(fā)展。

1913年，玻爾在他的第二篇論文中以角動量量子化條件作為出發(fā)點來處理氫原子的狀態(tài)問題，得到能量、角頻率和軌道半徑的量子方程。

1916年，美國物理學(xué)家密立根對愛因斯坦的光電方程作出了全面的驗證，光量子理論開始得到人們的承認(rèn)。

1923年，德布羅意在其論文中發(fā)表著名的德布羅意假說：實物粒子和光一樣，也具備波粒二象性；N 玻爾正式提出對應(yīng)原理，這是他創(chuàng)立原子理論（量子力學(xué)的早期形式）的思想精華。

1924年，泡利在文章《原子內(nèi)的電子群與光譜的復(fù)雜結(jié)構(gòu)》中提出了“不相容原理”，表明兩個全同的費米子不能處于相同的量子態(tài)。

1926年，奧地利科學(xué)家薛定諤使用非相對論方法，得到了一個比原來還簡單的波動方程，即薛定諤方程（量子力學(xué)中的一個基本方程）。

1927年，海森堡利用γ射線顯微鏡發(fā)現(xiàn)了“不確定性定原理”。

1928年，狄克拉將《電子的量子理論》分兩部分別發(fā)表于《皇家學(xué)會會報》1月和2月號上，文中提出了電子相對性波動方程即狄克拉方程。

至此，經(jīng)過玻爾（Bohr）、德布羅意（Duc de Broglie）、薛定諤（Erwin Schr?dinger）、玻恩、狄拉克（Paul Dirac）等多位物理學(xué)家開創(chuàng)性的研究與發(fā)現(xiàn)，量子力學(xué)的理論體系初步建成，并與愛因斯坦的相對論并稱為現(xiàn)代物理學(xué)的兩大支柱理論。

2

1930年前后，量子力學(xué)成功地把人類對世界認(rèn)知的深度擴展到了基本粒子的世界，并由此帶動了量子電動力學(xué)（ QED）的快速發(fā)展。作為基本粒子物理學(xué)的語言——量子電動力學(xué)，在量子力學(xué)與狹義相對論結(jié)合下誕生。以“非阿爾貝規(guī)范場理論”為代表的規(guī)范理論為這個階段打上了屬于自己的量子物理學(xué)烙印。

1932年，美國物理學(xué)家安德森（Carl David Anderson）和英國物理學(xué)家布萊克特共同發(fā)現(xiàn)正電子，前者于1936年獲得諾貝爾物理學(xué)獎。后者由于在1948年改進(jìn)了“威爾遜云室方法及由此做出的在核物理領(lǐng)域和宇宙射線方面的一系列發(fā)現(xiàn)”，而獲得諾貝爾獎。

1935年，阿爾伯特·愛因斯坦、鮑里斯·波多爾斯基和納森·羅森提出對量子體系完備性的質(zhì)疑，即ERP悖論。

1942年，名古屋帝國大學(xué)教授坂田昌一根據(jù)量子場論提出了新的理論——雙介子理論（double meson theory）。

1954年，楊振寧與米爾斯（Mills Roberts）共同提出“非阿爾貝規(guī)范場理論”，這個理論綜合了自然界的物理定律，給人類對宇宙基本作用力和自然規(guī)律提供了理解。

1964年，西歐核心聯(lián)合研究中心的約翰·斯圖爾特·貝爾（John Stewart Bell）在論文《論ERP佯謬》中導(dǎo)出了一個雙粒子自旋系統(tǒng)的不等式，即“貝爾不等式”。

1970年，哥倫比亞大學(xué)的研究生斯蒂芬·威斯納（Stephen Wiesner）和哈佛大學(xué)生查理·貝內(nèi)特（Charles Bennett）談話中首次提到“量子信息學(xué)”，并將香農(nóng)的信息理論和量子物理相結(jié)合，建立了度量量子糾纏和刻畫量子信息的獲取、傳遞及處理過程的新體系。

3

1981年，MIT聯(lián)合IBM第一次舉辦量子物理計算大會，在這次會議期間，諾貝爾物理學(xué)獎獲得者理查德·費曼（Richard Phillips Feynman）首次提出將量子力學(xué)理論與計算機技術(shù)相結(jié)合的概念。

1984年，美國科學(xué)家Charles H. Bennett和加拿大科學(xué)家Gilles Brassard提出BB84協(xié)議，是國際上首個通用的量子密鑰分發(fā)協(xié)議。

1994年，美國科學(xué)家肖爾（Peter Shor）發(fā)明了一種因數(shù)分解的量子算法，可以將因數(shù)分解計算量減少到多項式級別。

1997年，賽格林、潘建偉等在《自然》上發(fā)表了《實驗量子隱形傳態(tài)》，第一次實現(xiàn)了量子隱形傳態(tài)，并入選了《自然》“百年物理學(xué) 21篇經(jīng)典論文”。

21世紀(jì)10年代，韓國、加拿大、中國科學(xué)家提出了誘騙態(tài)協(xié)議，使得安全傳輸距離可以提高到百公里的量級；中科院潘建偉團(tuán)隊在青海湖的湖心島實現(xiàn)了百公里級的雙向量子糾纏分發(fā)和量子隱形傳態(tài)，驗證了量子通信衛(wèi)星的可行性；潘建偉和陸朝陽等人在《自然》上發(fā)表了《單個光子的多個自由度的量子隱形傳態(tài)》，首次實現(xiàn)了多自由度量子隱形傳態(tài)。

2016年，我國發(fā)射世界第一顆量子科學(xué)實驗衛(wèi)星“墨子號”；潘建偉團(tuán)隊實現(xiàn)了10個光子比特和10個超導(dǎo)量子比特的糾纏，刷新了以前同一研究組創(chuàng)造的8個光子糾纏的世界紀(jì)錄；中科院、清華大學(xué)等單位將量子密碼術(shù)的安全傳輸距離提高到了404公里。

2017年，我國開通了世界上第一條量子保密通信干線——“京滬干線”；中科大潘建偉、彭承志等人在國際上首次實現(xiàn)了千公里級的星地雙向量子糾纏分發(fā)；中科大潘建偉和陸朝陽等人宣布造出了世界上第一臺超越早期計算機電子計算機的光量子計算機；中科大潘建偉、彭承志等人宣布在國際上首次實現(xiàn)了從衛(wèi)星到地面的量子秘鑰分發(fā)和從地面到衛(wèi)星的量子隱形傳態(tài)。

2018年3月，俄杜布納聯(lián)合核子研究所建成了新型超級計算機“格沃倫”，其理論浮點運算峰值為每秒1000萬億次（單精度）或500萬億次（雙精度）。

中科大潘建偉團(tuán)隊實現(xiàn)了18個光子的糾纏態(tài)，刷新了以前同一研究組創(chuàng)造的10個光子糾纏的世界紀(jì)錄。

2019年，中科院潘建偉、陳宇翱、徐飛虎等人在宣布在世界上首次實現(xiàn)了全光量子中繼；中科大、清華大學(xué)、中科院上海微系統(tǒng)所在300公里真實環(huán)境的光纖中實現(xiàn)了雙場量子密鑰分發(fā)實驗；美國量子計算機谷歌研究院宣布新的 53 位量子計算機Sycamore 處理器實現(xiàn)了所謂的“量子霸權(quán)”；

2020年，中科大、清華、濟南量子技術(shù)研究院等單位合作，首次實現(xiàn)500公里級真實環(huán)境光纖的雙量子密鑰分發(fā)和相位匹配量子密鑰分發(fā)，傳輸距離達(dá)到509公里；IBM推出了53量子比特的量子計算機，并計劃向外部用戶開放使用。

可以看出，20世紀(jì)末期以來，量子力學(xué)不再是理論物理學(xué)家和數(shù)學(xué)家感興趣的對象，實驗物理學(xué)家和工程師們已經(jīng)將其作為一種能夠創(chuàng)造巨大價值的重要技術(shù)手段。從1970年量子比特首次被提出，量子信息學(xué)先后實現(xiàn)了量子電路、量子隱形傳輸、量子拓?fù)湫?、量子因?shù)分解、量子糾錯、量子衛(wèi)星、量子通信網(wǎng)絡(luò)的實踐和應(yīng)用。量子信息學(xué)技術(shù)力量和裝置正在應(yīng)用于社會發(fā)展的每個行業(yè)并發(fā)揮顯著的作用。