林宏宇

摘 要：量子光學(xué)與量子信息是20世紀末期興起的，極具發(fā)展空間的新興學(xué)科，量子光學(xué)本身的量子特性能夠滿足信息傳播過程中所需的保密性好、存儲量大、精確度高等特點。各個國家都在竭力發(fā)展該項技術(shù)，在一定程度上，量子通信已經(jīng)實現(xiàn)了商業(yè)應(yīng)用并極具發(fā)展前景，本文主要通過文獻統(tǒng)計、情報分析等方法研究量子光學(xué)以及量子信息領(lǐng)域下中國的發(fā)展態(tài)勢，研究該領(lǐng)域的試驗成果以及發(fā)展方向，以求更好地為國家服務(wù)。

關(guān)鍵詞：量子光學(xué);量子信息

一、前言

近年來，量子通信技術(shù)在距離和速率方面都有了飛躍式的提升，同時小型規(guī)模的量子通信試驗網(wǎng)的建成表明該項技術(shù)的發(fā)展已經(jīng)有了初步的成效，驗證量子信息技術(shù)的可能性與未來發(fā)展的無限潛能。在我國科學(xué)技術(shù)發(fā)展計劃中，因為量子光學(xué)在各個領(lǐng)域所研究出的重大影響以及新的突破，“量子光學(xué)”被列為優(yōu)先發(fā)展對象之一。同時，研究發(fā)現(xiàn)，量子光學(xué)在量子信息領(lǐng)域中的能夠發(fā)揮極大的優(yōu)勢，各國的物理學(xué)家正在就現(xiàn)有技術(shù)對“量子通訊”、“量子計算機”等全新技術(shù)進行研究，各國政府都對該研究領(lǐng)域極度重視并給予了大力的支持。

量子光學(xué)與量子力學(xué)的發(fā)展前景是不可限量的，有大量的未知的領(lǐng)域等待開發(fā)，是充滿了挑戰(zhàn)性的科學(xué)領(lǐng)域，中國的科學(xué)家在該方向的研究已經(jīng)獲得了一定的認可，具備一定的科學(xué)競爭力。本文采用文獻以及文獻分析的方法分析量子力學(xué)與量子信息領(lǐng)域的研究方向，幫助我國科學(xué)家關(guān)注國際上的該方向的發(fā)展。

二、量子光學(xué)發(fā)展速度分析

早在20世紀初，普朗克和愛因斯坦就提出了光量子假說，對黑體輻射譜分不以及光電效應(yīng)進行了成功全面的解釋，確定了光具有波粒二象性的基本思想。盡管如此，光的量子理論并沒有為經(jīng)典電磁輻射理論對大多數(shù)物理光學(xué)實驗現(xiàn)象的完美解釋而得到進一步的發(fā)展，這一現(xiàn)象直到1970年后，被激光與光電子技術(shù)的進步所打破，因為一些經(jīng)典理論無法解釋的光學(xué)效應(yīng)被人們慢慢發(fā)現(xiàn)，出現(xiàn)了未知的領(lǐng)域，這一領(lǐng)域就是量子光學(xué)。到20世紀90年代，全球興起了量子光學(xué)的研究熱潮，所以，研究量子光學(xué)的發(fā)展速度，既是從側(cè)面表現(xiàn)一個國家的科技力量以及該學(xué)科的發(fā)展規(guī)律。

三、量子光學(xué)論文的增長斜率

增長斜率是數(shù)量增長曲線中表明事物發(fā)展的重要指標，斜率越大，表明事物的發(fā)展速度就越快，沒有一項事物的發(fā)展速度是均速的，事物的發(fā)展會受到內(nèi)外部條件變化的影響，研究發(fā)現(xiàn)量子光學(xué)領(lǐng)域自1991年起逐步邁向快速發(fā)展階段。量子光學(xué)的發(fā)展可以分為13個分支，包含有相干光學(xué)效應(yīng)、強場過程、壓縮態(tài)、量子漲落，馳豫和噪聲、激光器的全量子理論、多光子過程、光子統(tǒng)計、脈沖傳播和弧子、量子探測器、量子電動力學(xué)、量子光學(xué)、超輻射，超熒光、非穩(wěn)態(tài)和渾沌這些領(lǐng)域。總的來說，通過增長斜率來看，這13個領(lǐng)域的增長趨勢可以分為3種態(tài)勢：持續(xù)增長、“V”字型增長，但是整體呈現(xiàn)出增長態(tài)勢、持續(xù)下降趨勢。經(jīng)文獻調(diào)查研究，其中壓縮態(tài)、激光器的全量子理論、量子點動力學(xué)已經(jīng)發(fā)展為重點研究領(lǐng)域。

四、單項指標TOP10總體水平比較

通過對大量論文的研究分析，對TOP10國家的發(fā)展進行對比，發(fā)現(xiàn)前10分別為美、德、日、俄、英、法、中、意、加拿大、澳大利亞（按論文發(fā)表數(shù)量排名）這10個國家。美國仍然是穩(wěn)居榜首，同時與排名第二的德國拉開了較大的差距，但是隨著各國的發(fā)展，削弱了美國隊長世界量子光學(xué)的貢獻。

五、量子光學(xué)各學(xué)科分支的國家優(yōu)勢比較

通過對相關(guān)文獻的研讀以及數(shù)據(jù)的收集，美國在量子光學(xué)領(lǐng)域的地位仍然是排在第一位的，但是其他國家受到國家條件的限制，在量子光學(xué)的領(lǐng)域選擇部分領(lǐng)域進行研究，不能全面發(fā)展，這種情況是非常常見的，所以就形成了各有所長的局面。研究顯示，美國在各個分支上都顯示出了絕對的領(lǐng)導(dǎo)地位，在13個分支中，除了超輻射，超熒光以外，其他分支的論文數(shù)量以及被引頻次均排名第一，并且在各個分支的排名遙遙領(lǐng)先。引人注目的是，法國和意大利的論文數(shù)量雖然沒有很多，但是其論文的被引頻次卻排在第三、第七位，彰顯了其國家實力，不容小覷。

同時，中國也有著良好的表現(xiàn)，在量子光學(xué)領(lǐng)域的論文數(shù)量排名相對靠前，但是我國的論文的被引頻次卻是排名最低的，這個現(xiàn)象需要引起人們的注意，為何文章的被引頻次與排名不能達到相對平衡的一個關(guān)系。在相關(guān)文獻中表明，TOP10國家對于量子光學(xué)的貢獻占全部的93%，其他國家占6%，其中中國占6%。必須承認的是，我國在此領(lǐng)域的發(fā)展貢獻方面相對較弱，在此領(lǐng)域還有很大的發(fā)展空間，應(yīng)該通過各方面的學(xué)習(xí)和對比，找到我國可進行的發(fā)展方向以及可提高的可能性，提升自身實力。

六、量子光學(xué)領(lǐng)域的科研機構(gòu)分析

科研機構(gòu)是反映國家綜合實力的重要因素，在量子光學(xué)領(lǐng)域，能進入全球TOP50的機構(gòu)即表明有實力與潛力為未來的發(fā)展貢獻極大的力量，這50個機構(gòu)中，美國包攬了近54%的位置，德國、日本緊隨其后，各國都有相對優(yōu)秀的科研機構(gòu)進入TOP50的范圍內(nèi)，在這之中，中國的表現(xiàn)差強人意，雖然能夠有自己的位置，但是相對其他強勢機構(gòu)來說影響力還是不夠的。我國進入前50名的科研機構(gòu)有：中國科學(xué)院、中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)、清華大學(xué)、南京大學(xué)、中國臺灣國立大學(xué)，我國的量子光學(xué)的力量是以中國科學(xué)院為主，并且研究力量分布并不均衡，相對其他國家來說科研力量較為集中，對于有資質(zhì)有實力的機構(gòu)數(shù)量較少這一現(xiàn)象，是不利于我國在量子光學(xué)領(lǐng)域的發(fā)展的。

七、結(jié)論

量子光學(xué)與量子信息學(xué)科是極具生命力的一門學(xué)科，它為人類提供了認識、了解、利用自然新的道路，開辟了解決相關(guān)問題的新方法。以量子光學(xué)為基礎(chǔ)進行發(fā)展擴散的量子信息技術(shù)是各國發(fā)展綜合實力的新路徑，量子光學(xué)的發(fā)展勢必會引起一場新的革命。隨著我國的開放包容，對科學(xué)技術(shù)發(fā)展的重視以及投入不斷增加，在量子光學(xué)領(lǐng)域的研究走到了重大突破的前夜。各國科學(xué)家也在不斷努力著，為了自己國家科技力量的不斷進步，德國諾貝爾物理學(xué)獎獲得者提阿多？漢斯就是這樣一個鮮明的例子，遠赴美國求學(xué)，學(xué)成后回到德國拿到諾貝爾獎，這對于各國的科學(xué)家都是一個非常好的榜樣。在中國科學(xué)家中，也有優(yōu)秀人士，潘建偉小組通過實驗成功刷新了光子糾纏和量子計算兩個領(lǐng)域的世界紀錄，同時，潘建偉小組的論文也是中國論文中被引數(shù)量最多的，這表明他們的工作得到了國際上的認可。表明我國的科學(xué)家在本土也能進行很好地研究，量子光學(xué)特定領(lǐng)域的研究成果終將到來。

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