量子通信 到底是什么
量子通信是加密概念,而不是傳輸概念,更不是什么超光速通信。
舉一個簡單的例子來說明。
假設(shè)你有兩個朋友,一個在廣州,一個在北京,你自己則在中間的上海。你們?nèi)齻€人事先說好,你會隨機給這兩個朋友中的一個人寄一個蘋果,另一個人寄一根香蕉。
那么當你的廣州朋友收到蘋果時,他會瞬間知道你給你的北京朋友送的是香蕉。
在你廣州朋友打開盒子看到蘋果的那一個瞬間,確實是以比光速還要快的速度獲得了關(guān)于你北京朋友收到了香蕉的這個信息,但這個“信息”并非實際存在的信息,甚至接收到第一個信號還要依靠傳統(tǒng)的郵寄運輸模式。
當然真正的量子通信要遠比兩個水果復(fù)雜得多,但本質(zhì)完全一樣,量子通信從來不是超光速傳遞信息,而是無論采取何種方式都必須依靠經(jīng)典通信技術(shù)參與,所以更無“顛覆”一說。
量子通信區(qū)別于經(jīng)典通信,實質(zhì)上是量子的“不可破解性”。比如上個例子中的“蘋果”和“香蕉”,可以看成是兩個糾纏起來了的量子,一個人拿到了其中一個,就可以判斷出另一個。
但如果不知道“蘋果”和“香蕉”的糾纏關(guān)系,哪怕截獲了整個蘋果,也猜不出另一方收到的是什么水果。
在現(xiàn)實應(yīng)用里當然沒有兩個水果那么簡單,“蘋果”會變成一個無窮復(fù)雜的量子,那么能和其對應(yīng)的“香蕉”,就是另一個無窮復(fù)雜的唯一量子,兩個量子就是“糾纏態(tài)”,所以量子通信里量子的用途,最終是保密而不是傳輸。
中科院在2015年度入選國家自然科學(xué)一等獎初選的項目“多光子糾纏干涉度量學(xué)”,就是通過理論突破將量子保密通信帶入現(xiàn)實應(yīng)用。
量子通信和量子計算是兩回事
量子技術(shù)在現(xiàn)實應(yīng)用方面,一直有兩大主要分支,第一是量子通信,第二是量子計算。
這兩者聽上去也很容易混淆,但其實代表著完全不同的兩種技術(shù)路數(shù)??傮w來說,中美兩國恰好是選擇了兩個不同的方向。
在量子通信產(chǎn)業(yè)化方面,中國無疑領(lǐng)先于美國。
量子通信的商用性主要就體現(xiàn)在數(shù)據(jù)保密上,比如網(wǎng)上銀行數(shù)據(jù)的遠程災(zāi)備應(yīng)用、金融機構(gòu)信息數(shù)據(jù)的采集應(yīng)用、金融信息交易應(yīng)用以及銀行同城數(shù)據(jù)生產(chǎn)和災(zāi)備應(yīng)用等。
目前量子通信里面研究的主要進展,就是把一對糾纏態(tài)量子之間的距離盡可能拉長。
比如中科大潘建偉院士團隊實現(xiàn)的“多自由度量子隱形傳態(tài)”研究,剛剛被評為2015年度國際物理學(xué)領(lǐng)域的十項重大突破之首。
潘建偉團隊將量子之間的安全距離進一步擴展到了地面200公里以上,這在低耗能的太空意味著2000公里的距離,量子通信衛(wèi)星由此成為可能,下一步就是大規(guī)模量子網(wǎng)絡(luò)。
但是美國為什么要搞量子計算?這和硅谷這幾年全力投入機器學(xué)習(xí)和人工智能的風潮有關(guān)系。
雖然量子計算的應(yīng)用其實很受限,但和人工智能的核心部分卻異常匹配,可能是未來真正強大的人工智能出現(xiàn)的基礎(chǔ)。
所以雖然量子通信是當之無愧的信息安全利器,但相比起來,量子計算一旦被攻破,則可能是類似蒸汽機之于工業(yè)文明那樣的新一代科技引擎,甚至是人類文明的一大步。
美國目前做量子計算機最有名的是D-Wave公司。谷歌和NASA(美國國家航空和宇宙航行局)已經(jīng)一起對D-Wave進行了聯(lián)合投資。
D-Wave公司出品的超級計算機名為D-Wave2,比目前Intel最快的芯片還要快上11000倍。
但哪怕是D-Wave的量子計算機,也只能算得上是特定用途的量子計算機,還遠遠稱不上是通用量子計算機。
評論