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

在云棲大會上，我主要的精力都花國盾量子展臺和相關(guān)的分論壇上，在寫這篇文章之前又快速讀了一遍《量子物理史話》，但嚴(yán)格來說，我對量子物理還是覺得很迷茫，這篇文章只能把真實的所見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

在云棲主會場，當(dāng)聽到阿里云與國盾量子發(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，因為印象中阿里云與中科院共建量子計算實驗室，僅僅是幾個月之前，如此短的時間內(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在2層展臺已經(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際樣品的概率也非常大。

我按同行的提示找到了國盾量子的展臺，證實了我之前的質(zhì)疑是錯誤的，量子計算和量子通信是兩個截然不同的科學(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)的長距離中繼和傳輸。

據(jù)國盾量子的技術(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)被破壞后就會產(chǎn)生亂碼，所以量子通信加密甚至被有些專家稱為“絕對安全”的數(shù)據(jù)傳輸解決方案。

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

早在1997年，中國科學(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)程傳輸實驗；經(jīng)過十幾年的不斷探索，2012年，潘建偉領(lǐng)導(dǎo)的團(tuán)隊成功實現(xiàn)了百公里級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)科研成果得到了國際權(quán)威學(xué)術(shù)期刊《自然》雜志的重點介紹，并獲得了高度評價。

依托這些科研成果，在十幾年間中國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，京滬干線千公里級廣域量子通信主干網(wǎng)絡(luò)預(yù)計會在2016年建成，而中國的量子科學(xué)實驗衛(wèi)星也有望在2016年發(fā)射，從而初步構(gòu)建中國空地一體的廣域量子通信體系。

從上述的介紹中可以看出，中國在量子通信在技術(shù)層面經(jīng)過多年的積累，已經(jīng)徹底走出了概念高冷的階段，已經(jīng)進(jìn)入到了實際應(yīng)用階段。而阿里云與國盾量子的合作，則讓量子安全通信產(chǎn)品落地在現(xiàn)實的公有云的應(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)模測試，可實現(xiàn)到達(dá)、保密、組網(wǎng)、密鑰分發(fā)的功能。今年，雙方計劃將合適的阿里業(yè)務(wù)切到量子安全域，進(jìn)行規(guī)模化驗證，而通過實際應(yīng)用的考驗，也會對量子通信的應(yīng)用落地起到積極的促進(jìn)作用。

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

量子計算還需遙望，它距離實際應(yīng)用還有很長的路

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

據(jù)陸朝陽教授介紹，量子因為疊加態(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，量子計算的能力會出現(xiàn)指數(shù)級的增長。量子計算機(jī)可以同時對2的N次方個數(shù)進(jìn)行數(shù)學(xué)運算，相當(dāng)于經(jīng)典計算機(jī)重復(fù)實施2的N次操作。例如，求解一個億億億變量的方程組，具有億億次計算能力的“天河2號”需要100年，而萬億次的量子計算機(jī)理論上只需要0.01秒就可以求解。

量子計算相當(dāng)于重構(gòu)了一個新的世界，從70年代IBM科學(xué)家R. Landauer及C. Bennett提出量子計算的構(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算機(jī)距離我們還比較遙遠(yuǎn)，D-Wave的量子計算機(jī)需要在接近絕對零度的工作環(huán)境中使用，量子計算所需要的算法不能在現(xiàn)有的電子計算機(jī)上模擬和驗證；量子計算機(jī)需要利用量子相干性特性，但在現(xiàn)實之中，量子相干性極難保持，它在周圍環(huán)境的影響下會導(dǎo)致消相性。

從量子態(tài)的控制、量子編碼再到量子存儲，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算機(jī)還依然遙遠(yuǎn)。陸朝陽教授直言，中國在量子計算領(lǐng)域并不像在量子通信方面具有國際領(lǐng)先的技術(shù)優(yōu)勢。

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

通過在云棲大會上的學(xué)習(xí)，以及之后兩天在網(wǎng)上惡補(bǔ)量子物理知識，我對量子通信已經(jīng)實現(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：“誰要是第一次聽到量子理論時沒有感到困惑，那他一定沒聽懂。”按照現(xiàn)有的知識儲備，我無法對量子通信和量子計算的具體方案作出適當(dāng)?shù)脑u價，但對于量子技術(shù)對科技產(chǎn)業(yè)未來的影響，我還是非常樂觀。

在馮諾依曼體系的現(xiàn)代計算機(jī)產(chǎn)業(yè)中，包括互聯(lián)網(wǎng)的誕生，都得益于來自美國軍方在財力、物力、人力上的對前沿計算的大力投入，這也使得美國掌握了信息產(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。

而中國在上一波計算機(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)時代，中國出現(xiàn)了阿里巴巴、騰訊、百度這樣的世界級巨人，他們從體量到影響力，都足以與國外同領(lǐng)域的對手抗衡。

阿里巴巴與中科院國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算實驗室，這都是從底層技術(shù)上搶占戰(zhàn)略制高點的選擇。

馬云在云棲大會上談到用消費提振經(jīng)濟(jì)時，用玩笑的語氣說：“什么是消費，消就是可以消耗的東西，費就是可以浪費的東西，如果你不會把能夠消耗的東西和浪費的東西做好，你就永遠(yuǎn)不會做出消費來。”

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

從現(xiàn)實的角度來說，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，但阿里巴巴在量子計算即便投入巨資，在短期內(nèi)也無法產(chǎn)生直接的經(jīng)濟(jì)收益。

但如果沒有前期的栽樹育苗，哪有之后的綠樹成蔭？如果沒有現(xiàn)在的投入，阿里巴巴也不可能有在量子計算時代領(lǐng)先的機(jī)會。阿里巴巴集團(tuán)首席技術(shù)官王堅博士表示，“以前我們國家在科學(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題，然后向世界去尋求答案。但這次是我們的一個機(jī)會，一個給世界一個答案的機(jī)會。”

在未來的DT時代，數(shù)據(jù)有可能是最重要的生產(chǎn)資料，而計算則有可能成為整個DT經(jīng)濟(jì)的主引擎。為了無法計算的價值，為了搶占DT經(jīng)濟(jì)的戰(zhàn)略制高點，中國企業(yè)應(yīng)該選擇在研發(fā)投入上保持“高消費”的習(xí)慣，一方面加強(qiáng)自研實力，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，但沒有足夠的經(jīng)費冗余和成果積淀，則不會有中國企業(yè)在真正意義上實現(xiàn)世界范圍的技術(shù)領(lǐng)先，中國企業(yè)在科研上的“高消費”可以來得更猛烈些。