習近平總書記指出：
實施創新驅動發展戰略， 首先要看清世界科技發展大勢。 科學技術是世界性的、時代的， 發展科學技術必須具有全球視野、把握時代脈搏。 當今世界， 科學技術發展確實很快， 可以說是突飛猛進、一日千里。 我看了不少介紹世界科技發展的材料， 一些新突破新趨勢值得我們高度關注。
比如， 大資料。 研究表明， 工業化時期資料量大約每十年翻一番， 現在資料量每兩年就翻一番。 浩瀚的資料海洋就如同工業社會的石油資源， 蘊含著巨大生產力和商機， 誰掌握了大資料技術， 誰就掌握了發展的資源和主動權。
再比如， 先進製造。 西方國家都在講再工業化， 實質上就是用新技術推動高端製造業發展。 未來綠色化、智慧化、柔性化、網路化的先進製造業， 不僅會從源頭上有效緩解資源環境壓力， 改變製造業“資源消耗大戶”“污染大戶”的面貌， 而且會引發製造業及其相關產業鏈的重大變革。
又比如， 量子調控。 科學家們開始調控量子世界， 這將極大推動資訊、能源、材料科學發展， 帶來新的產業革命。 量子通信已經開始走向實用化， 這將從根本上解決通信安全問題， 同時將形成新興通信產業。
還比如， 人造生命。 這幾年， 這個領域的研究發展很快。 2010年第一個人造細菌細胞誕生， 打破了生命和非生命的界限， 為在實驗室研究生命起源開闢了新途徑。
——《在中國科學院考察工作時的講話》
（2013年7月17日）
大資料 BIG DATA
看到這個詞， 我們首先想到的就是資料的“大”， 在互聯網尤其是移動互聯網已經如此普及的今天， 拿出手機， 我們幾乎每時每刻都在感受資料的“大”， 而互聯網公司也在接受我們每個人的大量資料資訊， 然後回饋給我們更大的資料資訊。 大資料已經完全融入了我們的生活， 但大資料真的只是“大”嗎？
大資料即巨量資料集合， 以容量大、類型多、存取速度快為主要特徵。 大資料數量巨大、來源分散、格式多樣， 對其進行採集、存儲和關聯分析， 從而在其中發現新知識、創造新價值、提升新能力， 正在快速發展成為新一代資訊技術和服務業態。 這也正是大資料不僅僅是“大”的地方，
“十三五”規劃提出“實施國家大資料戰略”， 把大資料作為基礎性戰略資源， 全面實施促進大資料發展行動， 加快推動資料資源分享開放和開發應用， 助力產業轉型升級和社會治理創新。 2015年8月， 國務院發佈《促進大資料發展行動綱要》， 提出要“加大大資料關鍵技術研發、產業發展和人才培養力度， 著力推進資料彙集和發掘， 深化大資料在各行業創新應用”。 2017年1月， 工信部印發《大資料產業發展規劃（2016—2020）》，
量子調控 QUANTUM MANIPULATING
調控就是對體系狀態的調節和控制。 日常生活中的調控無處不在：精確地找到航太衛星的運行軌道， 精准地確定導彈的襲擊目標，這是一種調控；精確地接住樹上掉下來的蘋果，這也是一種調控。
在經典世界中調控相對簡單，因為大到火箭小到蘋果，所有物體都遵從經典運動規律，只要確定初始狀態就可以推演出結束狀態。不過一旦涉及量子就不再是這麼一回事了。在量子世界中，物理量的測量結果一般是不確定的。經典世界中的“粒子”在量子世界中不再處於確定的位置，而是在各個位置都有一個出現概率，而這個“粒子”每一個可能具有的狀態都是一個量子態，整體表現出的性質就是各量子態的疊加。量子調控，就是在調控量子態。如果可以準確地得到一個量子態並調控其演化過程，就可以利用這個確定的量子態開展進一步研究。
2012年諾貝爾物理學獎授予了研究單個量子系統、量子調控和量子測量實驗方法的兩位科學家。目前，量子調控研究已是當代物質科學與資訊技術等領域的前沿。在認識量子現象和規律的基礎上，我們通過開發新材料、構築新結構、發現新物態以及改變外場條件等方法，對量子現象和規律實現調控和開發應用。量子調控正在循序漸進地為科學家探索量子世界打下基礎。
突破經典調控的極限，建立全新的量子調控技術，開發實用化的全量子器件，為科技帶來諸多進步。最直接的成果就是銫原子鐘精確度的提升、磁共振成像技術的提高及量子電腦的研究。作為間接的成果，也為構建未來資訊技術奠定了理論、技術和人才基礎。
在量子調控領域，我國已經具備很強的理論和實驗技術儲備，形成了一批優秀的研究團隊，取得了一批有重要突破和重大國際影響的研究成果。如高溫超導材料和機理研究走向世界前沿，拓撲絕緣體和拓撲半金屬研究處於國際前沿，並起到引領作用；實用化、網路化遠距離量子通信處於國際引領地位（2016年發射了“墨子號”量子通信衛星）；多光子糾纏和干涉度量學保持國際領先水準等。量子調控已寫入我國重大研究計畫中，將會在未來獲得長足進步。
量子通信 QUANTUM COMMUNICATION
2016年“墨子號”量子衛星上天，讓當初令愛因斯坦都困惑到搖頭的難題——量子糾纏，再一次進入公眾的視線，這一神奇的現象決定著未來新的通信方式，即量子通信。
量子通信指利用量子糾纏效應進行資訊傳遞的新型通信方式。所謂量子糾纏效應就是兩個或多個量子系統之間的非定域非經典的關聯。這是什麼意思呢？如果兩個粒子處於糾纏態，就說它們在量子力學的意義上是“心心相印”的，一個粒子能立即感應到它的孿生兄弟所發生的一切，那麼在測量一個粒子時，另一個立刻也被這個測量行為所影響，好像這對孿生子能夠穿越浩渺的空間神秘地進行暫態通信一樣。當然，科學家至今也仍然無法完全理解量子糾纏是怎樣產生的。
量子通信是近20年發展起來的新興交叉學科，是量子論和資訊理論相結合的新研究領域。基於量子力學中量子態的不可複製性，當我們以量子態作為資訊載體傳送資訊時，原則上可以實現不可破譯的量子保密通信。這正是我們所追求的絕對安全的通信。也正是因為高效率和絕對安全等特點，使其成為國際上量子物理和資訊科學的研究熱點。
量子通信領域的發展競爭激烈，在各國都受到高度重視。我國在此方面處於世界頂尖水準，尤其是中國科學技術大學的科研團隊，在全通型量子通信網方面佔據領先地位。2004年，該團隊首次實現5光子糾纏和終端開放的量子態隱形傳輸。2008年，該團隊研製了20千米級的3方量子電話網絡。2009年，該團隊在合肥構建和演示了一個5節點全通型量子通信網路。同年，該團隊與新華社合作建設的“金融信息量子通信驗證網”在北京開通，在世界上首次將量子通信技術應用于金融資訊安全傳輸。2014年，該團隊與中國科學院上海微系統所和清華大學的科研人員合作研發的測量器件無關量子金鑰分發系統，將可以抵禦駭客攻擊的安全距離擴展至200千米，創下新的世界紀錄，2016年又將該紀錄提高到404千米。2016年8月16日，我國發射了全世界首顆量子科學實驗衛星“墨子號”，力爭到2030年建成20顆通信衛星規模的全球量子通信網。讓我們翹首以待吧！
通信安全 COMMUNICATION SECURITY
相信很多朋友都聽說過，國家領導人的辦公桌上都會有一部神秘的紅色電話。這種紅色電話是黨政專網電話，設立的目的是為了通信安全。除了系統獨立外，它還採取了最為先進、嚴格的保密措施，想要竊取通話內容簡直就是天方夜譚。
然而，通信安全並沒有那麼高高在上，它與我們每個人的日常生活息息相關。不同于資訊安全，通信安全是建立在信號層面的安全，不涉及具體的資料資訊內容，通信安全是資訊安全的基礎，為資訊的正確、可靠傳輸提供了物理保障。
通信安全分為兩個層面：第一是資訊可以可靠、準確地送達；第二是在傳輸的過程中不會被竊聽。
資訊的可靠、準確傳輸依賴的是關鍵資訊基礎設施的建設。根據《網路安全法（草案）》第二十五條，關鍵資訊基礎設施包括提供公共通信、廣播電視傳輸等服務的基礎資訊網路，能源、交通、水利、金融等重要行業和供電、供水、供氣、醫療衛生、社會保障等公共服務領域的重要資訊系統，軍事網路、設區的市級以上國家機關等政務網路，使用者數量眾多的網路服務提供者所有或者管理的網路和系統。它是社會民生、經濟發展和政府事務等賴以運轉的神經網路，是各項事業順暢運行的生命線，是可持續發展的保證。為此，我們國家的《網路安全法》將關鍵資訊基礎設施納入國家安全保護範圍，實行重點保護。
傳輸過程中不洩密，則主要依靠資料加密、用戶識別、入侵偵測、通信網路內部協定安全等技術的發展。在這一領域，我國的量子保密通信技術位於世界前列。中國科學技術大學潘建偉團隊在合肥市實現了國際上首個所有節點都互通的量子保密通信網路，後又利用該成果為我國建國60周年國慶閱兵關鍵節點間構建了“量子通信熱線”，之後研發的新型量子通信裝備在北京投入常態運行，為國家重要政治活動提供資訊安全保障。2016年8月16日，世界首顆量子科學實驗衛星“墨子號”在酒泉衛星發射中心成功發射升空。它的成功發射和在軌運行，將助力我國廣域量子通信網路的構建，服務于國家資訊安全。
在經典世界中調控相對簡單，因為大到火箭小到蘋果，所有物體都遵從經典運動規律，只要確定初始狀態就可以推演出結束狀態。不過一旦涉及量子就不再是這麼一回事了。在量子世界中，物理量的測量結果一般是不確定的。經典世界中的“粒子”在量子世界中不再處於確定的位置，而是在各個位置都有一個出現概率，而這個“粒子”每一個可能具有的狀態都是一個量子態，整體表現出的性質就是各量子態的疊加。量子調控，就是在調控量子態。如果可以準確地得到一個量子態並調控其演化過程，就可以利用這個確定的量子態開展進一步研究。
2012年諾貝爾物理學獎授予了研究單個量子系統、量子調控和量子測量實驗方法的兩位科學家。目前，量子調控研究已是當代物質科學與資訊技術等領域的前沿。在認識量子現象和規律的基礎上，我們通過開發新材料、構築新結構、發現新物態以及改變外場條件等方法，對量子現象和規律實現調控和開發應用。量子調控正在循序漸進地為科學家探索量子世界打下基礎。
突破經典調控的極限，建立全新的量子調控技術，開發實用化的全量子器件，為科技帶來諸多進步。最直接的成果就是銫原子鐘精確度的提升、磁共振成像技術的提高及量子電腦的研究。作為間接的成果，也為構建未來資訊技術奠定了理論、技術和人才基礎。
在量子調控領域，我國已經具備很強的理論和實驗技術儲備，形成了一批優秀的研究團隊，取得了一批有重要突破和重大國際影響的研究成果。如高溫超導材料和機理研究走向世界前沿，拓撲絕緣體和拓撲半金屬研究處於國際前沿，並起到引領作用；實用化、網路化遠距離量子通信處於國際引領地位（2016年發射了“墨子號”量子通信衛星）；多光子糾纏和干涉度量學保持國際領先水準等。量子調控已寫入我國重大研究計畫中，將會在未來獲得長足進步。
量子通信 QUANTUM COMMUNICATION
2016年“墨子號”量子衛星上天，讓當初令愛因斯坦都困惑到搖頭的難題——量子糾纏，再一次進入公眾的視線，這一神奇的現象決定著未來新的通信方式，即量子通信。
量子通信指利用量子糾纏效應進行資訊傳遞的新型通信方式。所謂量子糾纏效應就是兩個或多個量子系統之間的非定域非經典的關聯。這是什麼意思呢？如果兩個粒子處於糾纏態，就說它們在量子力學的意義上是“心心相印”的，一個粒子能立即感應到它的孿生兄弟所發生的一切，那麼在測量一個粒子時，另一個立刻也被這個測量行為所影響，好像這對孿生子能夠穿越浩渺的空間神秘地進行暫態通信一樣。當然，科學家至今也仍然無法完全理解量子糾纏是怎樣產生的。
量子通信是近20年發展起來的新興交叉學科，是量子論和資訊理論相結合的新研究領域。基於量子力學中量子態的不可複製性，當我們以量子態作為資訊載體傳送資訊時，原則上可以實現不可破譯的量子保密通信。這正是我們所追求的絕對安全的通信。也正是因為高效率和絕對安全等特點，使其成為國際上量子物理和資訊科學的研究熱點。
量子通信領域的發展競爭激烈，在各國都受到高度重視。我國在此方面處於世界頂尖水準，尤其是中國科學技術大學的科研團隊，在全通型量子通信網方面佔據領先地位。2004年，該團隊首次實現5光子糾纏和終端開放的量子態隱形傳輸。2008年，該團隊研製了20千米級的3方量子電話網絡。2009年，該團隊在合肥構建和演示了一個5節點全通型量子通信網路。同年，該團隊與新華社合作建設的“金融信息量子通信驗證網”在北京開通，在世界上首次將量子通信技術應用于金融資訊安全傳輸。2014年，該團隊與中國科學院上海微系統所和清華大學的科研人員合作研發的測量器件無關量子金鑰分發系統，將可以抵禦駭客攻擊的安全距離擴展至200千米，創下新的世界紀錄，2016年又將該紀錄提高到404千米。2016年8月16日，我國發射了全世界首顆量子科學實驗衛星“墨子號”，力爭到2030年建成20顆通信衛星規模的全球量子通信網。讓我們翹首以待吧！
通信安全 COMMUNICATION SECURITY
相信很多朋友都聽說過，國家領導人的辦公桌上都會有一部神秘的紅色電話。這種紅色電話是黨政專網電話，設立的目的是為了通信安全。除了系統獨立外，它還採取了最為先進、嚴格的保密措施，想要竊取通話內容簡直就是天方夜譚。
然而，通信安全並沒有那麼高高在上，它與我們每個人的日常生活息息相關。不同于資訊安全，通信安全是建立在信號層面的安全，不涉及具體的資料資訊內容，通信安全是資訊安全的基礎，為資訊的正確、可靠傳輸提供了物理保障。
通信安全分為兩個層面：第一是資訊可以可靠、準確地送達；第二是在傳輸的過程中不會被竊聽。
資訊的可靠、準確傳輸依賴的是關鍵資訊基礎設施的建設。根據《網路安全法（草案）》第二十五條，關鍵資訊基礎設施包括提供公共通信、廣播電視傳輸等服務的基礎資訊網路，能源、交通、水利、金融等重要行業和供電、供水、供氣、醫療衛生、社會保障等公共服務領域的重要資訊系統，軍事網路、設區的市級以上國家機關等政務網路，使用者數量眾多的網路服務提供者所有或者管理的網路和系統。它是社會民生、經濟發展和政府事務等賴以運轉的神經網路，是各項事業順暢運行的生命線，是可持續發展的保證。為此，我們國家的《網路安全法》將關鍵資訊基礎設施納入國家安全保護範圍，實行重點保護。
傳輸過程中不洩密，則主要依靠資料加密、用戶識別、入侵偵測、通信網路內部協定安全等技術的發展。在這一領域，我國的量子保密通信技術位於世界前列。中國科學技術大學潘建偉團隊在合肥市實現了國際上首個所有節點都互通的量子保密通信網路，後又利用該成果為我國建國60周年國慶閱兵關鍵節點間構建了“量子通信熱線”，之後研發的新型量子通信裝備在北京投入常態運行，為國家重要政治活動提供資訊安全保障。2016年8月16日，世界首顆量子科學實驗衛星“墨子號”在酒泉衛星發射中心成功發射升空。它的成功發射和在軌運行，將助力我國廣域量子通信網路的構建，服務于國家資訊安全。