宋下木

許多不明就里的人一提起量子通信，就以為是實(shí)現(xiàn)了什么超光速通信的顛覆性黑科技，以后要遠(yuǎn)距離傳輸個(gè)什么數(shù)據(jù)都可以瞬間完成了。其實(shí)這和量子通信的真正意思相去甚遠(yuǎn)。

量子通信是加密不是傳輸

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(gè)簡單的例子來說明。假設(shè)你有兩個(gè)朋友，一個(gè)在廣州，一個(gè)在北京，你自己則在中間的上海。你們?nèi)齻€(gè)人事先說好，你會(huì)隨機(jī)給這兩個(gè)朋友中的一個(gè)人寄一個(gè)蘋果，另一個(gè)人寄一根香蕉。那么當(dāng)你的廣州朋友收到蘋果時(shí)，他會(huì)瞬間知道你給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(gè)瞬間，確實(shí)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(gè)信息，但這個(gè)“信息”并非實(shí)際存在的信息，甚至接收到第一個(gè)信號(hào)還要依靠傳統(tǒng)的郵寄運(yùn)輸模式。

當(dāng)然真正的量子通信要遠(yuǎn)比兩個(gè)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(shí)質(zhì)上是量子的“不可破解性”。比如上個(gè)例子中的“蘋果”和“香蕉”，可以看成是兩個(gè)糾纏起來了的量子，一個(gè)人拿到了其中一個(gè)，就可以判斷出另一個(gè)。但如果不知道“蘋果”和“香蕉”的糾纏關(guān)系，哪怕截獲了整個(gè)蘋果，也猜不出另一方收到的是什么水果。

在現(xiàn)實(shí)應(yīng)用里當(dāng)然沒有兩個(gè)水果那么簡單，“蘋果”會(huì)變成一個(gè)無窮復(fù)雜的量子，那么能和其對(duì)應(yīng)的“香蕉”，就是另一個(gè)無窮復(fù)雜的惟一量子，兩個(gè)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。

量子通信和量子計(jì)算

是兩回事

量子技術(shù)在現(xiàn)實(shí)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(jì)算。這兩者聽上去也很容易混淆，但其實(shí)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(gè)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(yuǎn)程災(zāi)備應(yīng)用、金融機(jī)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(jìn)展，就是把一對(duì)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(tuán)隊(duì)實(shí)現(xiàn)的“多自由度量子隱形傳態(tài)”研究，剛剛被評(píng)為2015年度國際物理學(xué)領(lǐng)域的十項(xiàng)重大突破之首。潘建偉團(tuán)隊(duì)將量子之間的安全距離進(jìn)一步擴(kuò)展到了地面200千米以上，這在低耗能的太空意味著2千米的距離，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(jì)算？這和硅谷這幾年全力投入機(jī)器學(xué)習(xí)和人工智能的風(fēng)潮有關(guān)系。雖然量子計(jì)算的應(yīng)用其實(shí)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(qiáng)大的人工智能出現(xiàn)的基礎(chǔ)。

所以，雖然量子通信是當(dāng)之無愧的信息安全利器，但相比起來，量子計(jì)算一旦被攻破，則可能是類似蒸汽機(jī)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(jì)算機(jī)最有名的是D-Wave公司。谷歌和NASA已經(jīng)一起對(duì)其進(jìn)行了聯(lián)合投資。D-Wave公司出品的超級(jí)計(jì)算機(jī)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(jì)算機(jī)，也只能算得上是特定用途的量子計(jì)算機(jī)，還遠(yuǎn)遠(yuǎn)稱不上是通用量子計(jì)算機(jī)。