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快刀财经|新风口，量子科技引爆中国( 二 )


科幻与现实自从 １９８１ 年美国物理学家费曼提出量子计算的概念以来 ， 量子计算就从不缺乏信仰者 。 ２０１６ 年欧盟发布《量子宣言》 ， 计划斥资 １０ 亿欧元布局量子工业 。 ２０１８ 年美国众议院通过《国家量子倡议法案》 ， 全力推动量子科学发展 。 我国自然也不甘落后 ， 早在“十三五”国家科技创新规划中 ， 量子计算就被列为战略新兴产业之一 。 一场量子霸权的争夺战 ， 已经在全球范围内开启 。 如今 ， 量子计算应用最深入、最具现实意义的领域 ， 毫无疑问是通信网络 。 在通信时最大的需求就是保密 ， 如同谍战片里的密码本一样 ， 无论你是无线电还是有线通信 ， 甚至是光纤 ， 都可能被黑客截获窃听 。 目前的加密通信类似于压缩包（字典）和密码（字典第几页第几个字）的形式 。 如果这个压缩包被截取并被暴力破解 ， 甚至被复制并按原样发到接受方去 ， 神不知鬼不觉地就窃取了信息 。 快刀财经|新风口，量子科技引爆中国
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根据量子的叠加特性 ， 让量子通信具有了压缩包不可复制且仅能打开一次 ， 一旦打开错误的压缩包信息就会受损的优势 。 一旦窃听 ， 接受者就无法收到正常的压缩包 ， 而量子状态的加密信息也无法被暴力破解 。 正是基于上述的原理 ， 量子通信可以最大限度地保证用户的隐私和信息安全 ， 也正因为如此 ， 量子通信在国家信息安全层面有着迫切的现实需求 。 比如 １９９３ 年 ， 英国率先在 １０ 公里的光纤中实现了量子密钥分发 。 １９９９ 年 ， 日本和瑞典合作完成了 ４０ 公里光纤的量子密码通信 。 而中国 ， 同样在 ２０００ 年完成了 １．１ 公里的量子密码通信实验 ， 随后建立了“京沪干线”这个世界上第一条量子通信网络 ， 可以实现北京到上海的信息加密 ， 并且在物理层面不可窃听 。 量子通信的终极形态是量子传输 。 在电影《星际迷航》里 ， 科克船长和他的手下走进一个房间 ， 一束光打下来 ， 他们就出现在了另外一个地方 。 这个过程就是典型的量子传输 ， 利用了电子的另一个特性———量子纠缠 。 量子纠缠是一种只发生于微观世界的现象 。 当甲、乙两个粒子彼此相互作用后 ， 它们所拥有的特性纠缠成为一个整体 。 比如 ， 我们把甲粒子放在地球 ， 把乙粒子放在月球 ， 当移动甲粒子的时候 ， 乙粒子也会相应移动 ， 它们之间存在某种未知的联系 ， 这种联系甚至超过了光速 。 我们利用量子纠缠 ， 可以无损地从一个地点传到另一个地点 ， 实现幽灵般的超距离“瞬间移动” ， 不过目前这还仅存在于理论当中 。 除了通信领域之外 ， 量子计算还在量子退火、量子模拟和通用量子计算三个方面实现了应用 。 量子退火就是利用量子计算 ， 在许多可能的变量组合中找到最有效的配置 。 比如在航天领域 ， 美国公司 Ｄ?Ｗａｖｅ 是世界上第一家商业化的量子计算公司 。 早在 ２０１３ 年 ， ＮＡＳＡ 就寻求与它深度合作 ， 因为传统计算机无法应付复杂而庞大的星际轨道数据 ， 这些数据往往不准确 ， 而量子退火正好解决了这个问题 。 快刀财经|新风口，量子科技引爆中国
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量子模拟致力于探索量子物理学中超出经典系统能力的特定问题 。 在生物制药领域 ， 一款药品面市通常需要漫长的试验 ， 而且这些试验的失败率极高 ， 特别是在基因层级的海量数据分析 。 如果采用量子计算 ， 就可以模拟物质在分子状态的行为 ， 节省大量的时间和成本 ， 进而降低抗癌药物等高价药的价格 ， 帮助到普通病患 。 通用量子计算机因为算力的强大和应用的普适性 ， 可以解决任何大型复杂的问题 ， 这包括求解上述量子退火和量子模拟 。 通用量子计算机就像人工智能领域中的通用人工智能 ， 目前仍处于科学假设阶段 ， 以及出现于科幻作品中 。 不过 ， 量子计算能够实现高维推动 ， 促进人工智能和机器学习的大幅进步 。 机器学习是在一个高维空间对数据进行操控和分类 。 假如通过量子计算 ， 能利用另一种维度的空间来操控这些高维空间 ， 打破机器学习在数据量和空间维度的制约 ， 比如集成量子线路的量子芯片便是在这种基础上诞生的 。 03


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