【前沿】高大上的量子计算时代离我们还有多远？
10 月14日，在2015云栖大会上，除了马云演讲，另一条让记者们兴奋的消息，是阿里云宣布与中科院旗下的国盾量子联合发布了量子加密通信产品。　　
量子物理，是打开世界构成真相和未来的一把钥匙，但量子世界与我们通常肉眼可见的宏观世界截然不同，我甚至认为那些在没有实验支持下提出现代量子理论的科学家，是来自未来或者其他外星文明的穿越客。　
在云栖大会上，我主要的精力都花国盾量子展台和相关的分论坛上，在写这篇文章之前又快速读了一遍《量子物理史话》，但严格来说，我对量子物理还是觉得很迷茫，这篇文章只能把真实的所见所感与大家一同分享。
量子通信已不再高冷 它将成为可信通讯的基石

在云栖主会场，当听到阿里云与国盾量子发布量子加密通信产品的第一反应，就是这进展也太快了，因为印象里阿里云与中科院共建量子计算实验室，仅仅是几个月之前，如此短的时间内不太可能有如此重大的技术突破，甚至已经到了产品发布阶段。　　
当我在微信朋友圈刚发出这则质疑之后，立刻有媒体同行留言说在2层展台已经看到了相关的样品，而另一位资深科技记者马文芳老师则直接指出，量子技术在通信加密上的应用已经比较成熟，所以这次合作推出实际样品的概率也非常大。　　
我按同行的提示找到了国盾量子的展台，证实了我之前的质疑是错误的，量子计算和量子通信是两个截然不同的科学技术分支，他们的产业化、商业化进程也截然不同。



国盾量子展出的样品，主要是以GHz量子网关和量子加密设备，他们都是依托光纤作为数据传输介质，目的是为了解决量子态的长距离中继和传输。


据国盾量子的技术专家介绍，量子通信的原理是利用量子态的不可复制性，在通信光缆的两段用量子加密，信息若被截获或者复制，量子态被破坏后就会产生乱码，所以量子通信加密甚至被有些专家称为“绝对安全”的数据传输解决方案。　　
因为光纤存在固有的光子损耗、与环境的耦合也会导致品质下降，这会使得光量子难以进行远距离传送。如何远距离传输量子态，成为一项全球公认的科学难题。在量子通信领域，中国科学家做出了突出的贡献。
早在1997年，中国科学家潘建伟与荷兰学者波密斯特等人合作，完成了未知量子态的远程传输实验；经过十几年的不断探索，2012年，潘建伟领导的团队 成功实现了百公里级的自由空间量子隐形传态和缠绕分发，为量子通信卫星的发射奠定了基础，相关科研成果得到了国际权威学术期刊《自然》杂志的重点介绍，并 获得了高度评价。　　
依托这些科研成果，在十几年间中国的量子通信获得了快速的发展，而且已不再局限于城域范围的应用，量子通信有望成为中国通信骨干 网络的重要信息保证手段。据潘建伟教授介绍，京沪干线千公里级广域量子通信主干网络预计会在2016年建成，而中国的量子科学实验卫星也有望在2016年发射，从而初步构建中国空地一体的广域量子通信体系。　　
从上述的介绍中可以看出，中国在量子通信在技术层面经过多年的积累，已经彻底走出了概念高冷的阶段，已经进入到了实际应用阶段。而阿里云与国盾量子的合作，则让量子安全通信产品落地在现实的公有云的应用之中。　　
据悉，阿里云量子通信产品已用阿里业务完成小规模测试，可实现到达、保密、组网、密钥分发的功能。今年，双方计划将合适的阿里业务切到量子安全域，进行规模化验证，而通过实际应用的考验，也会对量子通信的应用落地起到积极的促进作用。　　
可以预见，在不远的未来，量子通信有望成为信息安全网络建设的一个新利器，像高铁技术一样成为让海外市场心动的高科技拳头产品。　　
量子计算还需遥望，它距离实际应用还有很长的路　　
相比于提升信息传输安全性的量子通信，量子计算的前景就更让人心驰神往。参与中国科学院-阿里巴巴量子计算实验室项目的中国科学技术大学陆朝阳教授，在10月14日做了一场题为《量子物理重塑互联网》的分论坛演讲，对量子计算的未来做出了令人振奋的描绘。
据陆朝阳教授介绍，量子因为叠加态的存在，所以它不是非0即1的两种状态，而是具有更多的状态，随着量子位（qubit）的提升，量子计算的能力会出现指数级的增长。量子计算机可以同时对2的N次方个数进行数学运算，相当于经典计算机重复实施2的N次 操作。例如，求解一个亿亿亿变量的方程组，具有亿亿次计算能力的“天河2号”需要100年，而万亿次的量子计算机理论上只需要0.01秒就可以求解。


量 子计算相当于重构了一个新的世界，从70年代IBM科学家R.Landauer及C. Bennett提出量子计算的构想，再到2007年2月，加拿大D-Wave公司推出16位量子比特的超导量子计算机，用于一些特定应用之中。但真正意义 上的通用型量子计算机距离我们还比较遥远，D-Wave的量子计算机需要在接近绝对零度的工作环境中使用，量子计算所需要的算法不能在现有的电子计算机上 模拟和验证；量子计算机需要利用量子相干性特性，但在现实之中，量子相干性极难保持，它在周围环境的影响下会导致消相性。　　
所以从量子态的控制、量子编码再到量子存储，目前还存在很多技术难题，所以我们距离真正体积小巧、成本低廉的通用型量子计算机还依然遥远。陆朝阳教授直言，中国在量子计算领域并不像在量子通信方面具有国际领先的技术优势。　　
中国企业应该养成对前沿科技“高消费”的习　
通过在云栖大会上的学习，以及之后两天在网上恶补量子物理知识，我对量子通信已经实现落地公有云应用的进展深感振奋。　　
但就像著名科学家、量子物理理论重要的奠基任玻尔所言：“谁要是第一次听到量子理论时没有感到困惑，那他一定没听懂。”按照现有的知识储备，我无法对量子通信和量子计算的具体方案作出适当的评价，但对于量子技术对科技产业未来的影响，我还是非常乐观　
在冯诺依曼体系的现代计算机产业中，包括互联网的诞生，都得益于来自美国军方在财力、物力、人力上的对前沿计算的大力投入，这也使得美国掌握了信息产业的核心技术和资源，也孕育出了诸如IBM、英特尔、微软等全球性的科技巨头。　　
而中国在上一波计算机普及浪潮中，虽然努力追赶，但并未贡献太多能够真正能够影响世界的技术和产品。而在互联网时代，中国出现了阿里巴巴、腾讯、百度这样的世界级巨人，他们从体量到影响力，都足以与国外同领域的对手抗衡。
阿里巴巴与中科院国盾量子合作推出量子加密通信产品，在2015年7月阿里巴巴携手中科院共建立量子计算实验室，这都是从底层技术上抢占战略制高点的选择。　　
马云在云栖大会上谈到用消费提振经济时，用玩笑的语气说：“什么是消费，消就是可以消耗的东西，费就是可以浪费的东西，如果你不会把能够消耗的东西和浪费的东西做好，你就永远不会做出消费来。”　　
其实在我看来，企业在研发上持续的高投入，是一个企业真正的具有眼光和前瞻性的“高消费”行为。IBM、英特尔等国际科技巨头能够长盛不衰，最根本的一条就是坚持在底层技术和应用技术上的持续投入。



图注：在量子计算领域，中国的双光子缠绕和冷原子技术具有国际一流水准，但难言整体领先。　　
从现实的角度来说，量子通信可以快速与阿里云上的应用快速融合，从而提升阿里云的信息安全等级，但阿里巴巴在量子计算即便投入巨资，在短期内也无法产生直接的经济收益。　　
如果没有前期的栽树育苗，哪有之后的绿树成荫？如果没有现在的投入，阿里巴巴也不可能有在量子计算时代领先的机会。阿里巴巴集团首席技术官王坚博士表 示，“以前我们国家在科学技术发展方面在世界总是处于比较落后位置，我们总是在享受世界科技发展的成果。往往是我们遇到了问题，然后向世界去寻求答案。但 这次是我们的一个机会，一个给世界一个答案的机会。”　　
在未来的DT时代，数据有可能是最重要的生产资料，而计算则有可能成为整个DT经济 的主引擎。为了无法计算的价值，为了抢占DT经济的战略制高点，中国企业应该选择在研发投入上保持“高消费”的习惯，一方面加强自研实力，另一方面是与高 校与科研院所合作。显然，这些科研投入不能够保证每一分钱都产生经济效益，但没有足够的经费冗余和成果积淀，则不会有中国企业在真正意义上实现世界范围的 技术领先，中国企业在科研上的 “高消费”应该来得更猛烈些。（转自网易科技）