量子物理，是打開(kāi)世界構(gòu)成真相和未來(lái)的一把鑰匙，但量子世界與我們通常肉眼可見(jiàn)的宏觀世界截然不同，我甚至認(rèn)為那些在沒(méi)有實(shí)驗(yàn)支持下提出現(xiàn)代量子理論的科學(xué)家，是來(lái)自未來(lái)或者其他外星文明的穿越客。

在云棲大會(huì)上，我主要的精力都花國(guó)盾量子展臺(tái)和相關(guān)的分論壇上，在寫(xiě)這篇文章之前又快速讀了一遍《量子物理史話》，但嚴(yán)格來(lái)說(shuō)，我對(duì)量子物理還是覺(jué)得很迷茫，這篇文章只能把真實(shí)的所見(jiàn)所感與大家一同分享。

量子通信已不再高冷 它將成為可信通訊的基石

在云棲主會(huì)場(chǎng)，當(dāng)聽(tīng)到阿里云與國(guó)盾量子發(fā)布量子加密通信產(chǎn)品的第一反應(yīng)，就是這進(jìn)展也太快了，因?yàn)橛∠笾邪⒗镌婆c中科院共建量子計(jì)算實(shí)驗(yàn)室，僅僅是幾個(gè)月之前，如此短的時(shí)間內(nèi)不太可能有如此重大的技術(shù)突破，甚至已經(jīng)到了產(chǎn)品發(fā)布階段。

當(dāng)我在微信朋友圈剛發(fā)出這則質(zhì)疑之后，立刻有媒體同行留言說(shuō)在2層展臺(tái)已經(jīng)看到了相關(guān)的樣品，而另一位資深科技記者馬文芳老師則直接指出，量子技術(shù)在通信加密上的應(yīng)用已經(jīng)比較成熟，所以這次合作推出實(shí)際樣品的概率也非常大。

我按同行的提示找到了國(guó)盾量子的展臺(tái)，證實(shí)了我之前的質(zhì)疑是錯(cuò)誤的，量子計(jì)算和量子通信是兩個(gè)截然不同的科學(xué)技術(shù)分支，他們的產(chǎn)業(yè)化、商業(yè)化進(jìn)程也截然不同。

國(guó)盾量子展出的樣品，主要是以GHz量子網(wǎng)關(guān)和量子加密設(shè)備，他們都是依托光纖作為數(shù)據(jù)傳輸介質(zhì)，目的是為了解決量子態(tài)的長(zhǎng)距離中繼和傳輸。

據(jù)國(guó)盾量子的技術(shù)專家介紹，量子通信的原理是利用量子態(tài)的不可復(fù)制性，在通信光纜的兩段用量子加密，信息若被截獲或者復(fù)制，量子態(tài)被破壞后就會(huì)產(chǎn)生亂碼，所以量子通信加密甚至被有些專家稱為“絕對(duì)安全”的數(shù)據(jù)傳輸解決方案。

因?yàn)楣饫w存在固有的光子損耗、與環(huán)境的耦合也會(huì)導(dǎo)致品質(zhì)下降，這會(huì)使得光量子難以進(jìn)行遠(yuǎn)距離傳送。如何遠(yuǎn)距離傳輸量子態(tài)，成為一項(xiàng)全球公認(rèn)的科學(xué)難題。在量子通信領(lǐng)域，中國(guó)科學(xué)家做出了突出的貢獻(xiàn)。

早在1997年，中國(guó)科學(xué)家潘建偉與荷蘭學(xué)者波密斯特等人合作，完成了未知量子態(tài)的遠(yuǎn)程傳輸實(shí)驗(yàn)；經(jīng)過(guò)十幾年的不斷探索，2012年，潘建偉領(lǐng)導(dǎo)的團(tuán)隊(duì)成功實(shí)現(xiàn)了百公里級(jí)的自由空間量子隱形傳態(tài)和纏繞分發(fā)，為量子通信衛(wèi)星的發(fā)射奠定了基礎(chǔ)，相關(guān)科研成果得到了國(guó)際權(quán)威學(xué)術(shù)期刊《自然》雜志的重點(diǎn)介紹，并獲得了高度評(píng)價(jià)。

依托這些科研成果，在十幾年間中國(guó)的量子通信獲得了快速的發(fā)展，而且已不再局限于城域范圍的應(yīng)用，量子通信有望成為中國(guó)通信骨干網(wǎng)絡(luò)的重要信息保證手段。據(jù)潘建偉教授介紹，京滬干線千公里級(jí)廣域量子通信主干網(wǎng)絡(luò)預(yù)計(jì)會(huì)在2016年建成，而中國(guó)的量子科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星也有望在2016年發(fā)射，從而初步構(gòu)建中國(guó)空地一體的廣域量子通信體系。

從上述的介紹中可以看出，中國(guó)在量子通信在技術(shù)層面經(jīng)過(guò)多年的積累，已經(jīng)徹底走出了概念高冷的階段，已經(jīng)進(jìn)入到了實(shí)際應(yīng)用階段。而阿里云與國(guó)盾量子的合作，則讓量子安全通信產(chǎn)品落地在現(xiàn)實(shí)的公有云的應(yīng)用之中。

據(jù)悉，阿里云量子通信產(chǎn)品已用阿里業(yè)務(wù)完成小規(guī)模測(cè)試，可實(shí)現(xiàn)到達(dá)、保密、組網(wǎng)、密鑰分發(fā)的功能。今年，雙方計(jì)劃將合適的阿里業(yè)務(wù)切到量子安全域，進(jìn)行規(guī)模化驗(yàn)證，而通過(guò)實(shí)際應(yīng)用的考驗(yàn)，也會(huì)對(duì)量子通信的應(yīng)用落地起到積極的促進(jìn)作用。

可以預(yù)見(jiàn)，在不遠(yuǎn)的未來(lái)，量子通信有望成為信息安全網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的一個(gè)新利器，像高鐵技術(shù)一樣成為讓海外市場(chǎng)心動(dòng)的高科技拳頭產(chǎn)品。

量子計(jì)算還需遙望，它距離實(shí)際應(yīng)用還有很長(zhǎng)的路

相比于提升信息傳輸安全性的量子通信，量子計(jì)算的前景就更讓人心馳神往。參與中國(guó)科學(xué)院-阿里巴巴量子計(jì)算實(shí)驗(yàn)室項(xiàng)目的中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)陸朝陽(yáng)教授，在10月14日做了一場(chǎng)題為《量子物理重塑互聯(lián)網(wǎng)》的分論壇演講，對(duì)量子計(jì)算的未來(lái)做出了令人振奮的描繪。

據(jù)陸朝陽(yáng)教授介紹，量子因?yàn)榀B加態(tài)的存在，所以它不是非0即1的兩種狀態(tài)，而是具有更多的狀態(tài)，隨著量子位（qubit）的提升，量子計(jì)算的能力會(huì)出現(xiàn)指數(shù)級(jí)的增長(zhǎng)。量子計(jì)算機(jī)可以同時(shí)對(duì)2的N次方個(gè)數(shù)進(jìn)行數(shù)學(xué)運(yùn)算，相當(dāng)于經(jīng)典計(jì)算機(jī)重復(fù)實(shí)施2的N次操作。例如，求解一個(gè)億億億變量的方程組，具有億億次計(jì)算能力的“天河2號(hào)”需要100年，而萬(wàn)億次的量子計(jì)算機(jī)理論上只需要0.01秒就可以求解。

量子計(jì)算相當(dāng)于重構(gòu)了一個(gè)新的世界，從70年代IBM科學(xué)家R. Landauer及C. Bennett提出量子計(jì)算的構(gòu)想，再到2007年2月，加拿大D-Wave公司推出16位量子比特的超導(dǎo)量子計(jì)算機(jī)，用于一些特定應(yīng)用之中。但真正意義上的通用型量子計(jì)算機(jī)距離我們還比較遙遠(yuǎn)，D-Wave的量子計(jì)算機(jī)需要在接近絕對(duì)零度的工作環(huán)境中使用，量子計(jì)算所需要的算法不能在現(xiàn)有的電子計(jì)算機(jī)上模擬和驗(yàn)證；量子計(jì)算機(jī)需要利用量子相干性特性，但在現(xiàn)實(shí)之中，量子相干性極難保持，它在周圍環(huán)境的影響下會(huì)導(dǎo)致消相性。

從量子態(tài)的控制、量子編碼再到量子存儲(chǔ)，目前還存在很多技術(shù)難題，所以我們距離真正體積小巧、成本低廉的通用型量子計(jì)算機(jī)還依然遙遠(yuǎn)。陸朝陽(yáng)教授直言，中國(guó)在量子計(jì)算領(lǐng)域并不像在量子通信方面具有國(guó)際領(lǐng)先的技術(shù)優(yōu)勢(shì)。

中國(guó)企業(yè)應(yīng)該養(yǎng)成對(duì)前沿科技“高消費(fèi)”的習(xí)慣

通過(guò)在云棲大會(huì)上的學(xué)習(xí)，以及之后兩天在網(wǎng)上惡補(bǔ)量子物理知識(shí)，我對(duì)量子通信已經(jīng)實(shí)現(xiàn)落地公有云應(yīng)用的進(jìn)展深感振奮。

但就像著名科學(xué)家、量子物理理論重要的奠基任玻爾所言：“誰(shuí)要是第一次聽(tīng)到量子理論時(shí)沒(méi)有感到困惑，那他一定沒(méi)聽(tīng)懂。”按照現(xiàn)有的知識(shí)儲(chǔ)備，我無(wú)法對(duì)量子通信和量子計(jì)算的具體方案作出適當(dāng)?shù)脑u(píng)價(jià)，但對(duì)于量子技術(shù)對(duì)科技產(chǎn)業(yè)未來(lái)的影響，我還是非常樂(lè)觀。

在馮諾依曼體系的現(xiàn)代計(jì)算機(jī)產(chǎn)業(yè)中，包括互聯(lián)網(wǎng)的誕生，都得益于來(lái)自美國(guó)軍方在財(cái)力、物力、人力上的對(duì)前沿計(jì)算的大力投入，這也使得美國(guó)掌握了信息產(chǎn)業(yè)的核心技術(shù)和資源，也孕育出了諸如IBM、英特爾、微軟等全球性的科技巨頭。

而中國(guó)在上一波計(jì)算機(jī)普及浪潮中，雖然努力追趕，但并未貢獻(xiàn)太多能夠真正能夠影響世界的技術(shù)和產(chǎn)品。而在互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代，中國(guó)出現(xiàn)了阿里巴巴、騰訊、百度這樣的世界級(jí)巨人，他們從體量到影響力，都足以與國(guó)外同領(lǐng)域的對(duì)手抗衡。

阿里巴巴與中科院國(guó)盾量子合作推出量子加密通信產(chǎn)品，在2015年7月阿里巴巴攜手中科院共建立量子計(jì)算實(shí)驗(yàn)室，這都是從底層技術(shù)上搶占戰(zhàn)略制高點(diǎn)的選擇。

馬云在云棲大會(huì)上談到用消費(fèi)提振經(jīng)濟(jì)時(shí)，用玩笑的語(yǔ)氣說(shuō)：“什么是消費(fèi)，消就是可以消耗的東西，費(fèi)就是可以浪費(fèi)的東西，如果你不會(huì)把能夠消耗的東西和浪費(fèi)的東西做好，你就永遠(yuǎn)不會(huì)做出消費(fèi)來(lái)。”

其實(shí)在我看來(lái)，企業(yè)在研發(fā)上持續(xù)的高投入，是一個(gè)企業(yè)真正的具有眼光和前瞻性的“高消費(fèi)”行為。IBM、英特爾等國(guó)際科技巨頭能夠長(zhǎng)盛不衰，最根本的一條就是堅(jiān)持在底層技術(shù)和應(yīng)用技術(shù)上的持續(xù)投入。

從現(xiàn)實(shí)的角度來(lái)說(shuō)，量子通信可以快速與阿里云上的應(yīng)用快速融合，從而提升阿里云的信息安全等級(jí)，但阿里巴巴在量子計(jì)算即便投入巨資，在短期內(nèi)也無(wú)法產(chǎn)生直接的經(jīng)濟(jì)收益。

但如果沒(méi)有前期的栽樹(shù)育苗，哪有之后的綠樹(shù)成蔭？如果沒(méi)有現(xiàn)在的投入，阿里巴巴也不可能有在量子計(jì)算時(shí)代領(lǐng)先的機(jī)會(huì)。阿里巴巴集團(tuán)首席技術(shù)官王堅(jiān)博士表示，“以前我們國(guó)家在科學(xué)技術(shù)發(fā)展方面在世界總是處于比較落后位置，我們總是在享受世界科技發(fā)展的成果。往往是我們遇到了問(wèn)題，然后向世界去尋求答案。但這次是我們的一個(gè)機(jī)會(huì)，一個(gè)給世界一個(gè)答案的機(jī)會(huì)。”

在未來(lái)的DT時(shí)代，數(shù)據(jù)有可能是最重要的生產(chǎn)資料，而計(jì)算則有可能成為整個(gè)DT經(jīng)濟(jì)的主引擎。為了無(wú)法計(jì)算的價(jià)值，為了搶占DT經(jīng)濟(jì)的戰(zhàn)略制高點(diǎn)，中國(guó)企業(yè)應(yīng)該選擇在研發(fā)投入上保持“高消費(fèi)”的習(xí)慣，一方面加強(qiáng)自研實(shí)力，另一方面是與高校與科研院所合作。顯然，這些科研投入不能夠保證每一分錢都產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益，但沒(méi)有足夠的經(jīng)費(fèi)冗余和成果積淀，則不會(huì)有中國(guó)企業(yè)在真正意義上實(shí)現(xiàn)世界范圍的技術(shù)領(lǐng)先，中國(guó)企業(yè)在科研上的“高消費(fèi)”可以來(lái)得更猛烈些。