量子科技是什么东西9月底能开盘吗?(量子科技是什么东西)

2022-09-27 15:50:00   编辑:浦真剑
导读很多朋友对量子科技是什么东西9月底能开盘吗?,量子科技是什么东西还不了解,今天小绿就为大家解答一下。作者|薛定谔的咸鱼【TechWeb】2020...

很多朋友对量子科技是什么东西9月底能开盘吗?,量子科技是什么东西还不了解,今天小绿就为大家解答一下。

作者|薛定谔的咸鱼

【TechWeb】2020年10月30日众所周知,量子技术火了,香了。但它能闻到十英里、一百英里或一千英里的气味吗?让我们聊一聊。

旧科技的新课题

量子力学的历史可以追溯到1877年,当时玻尔兹曼在一篇文章中提出了“能量单位”的概念。

量子技术在国内也发展了很多年,比如2016年发布的《“十三五”国家科技创新规划》。

这个《规划》里面很多条目都是和量子科学技术有关的,比如量子通信和量子计算机,量子反常霍尔效应,量子信息,量子导航和量子调控。

十二五也有《量子调控研究国家重大科学研究计划“十二五”专项规划》。

2006年,科技部发布《国家“十一五”科学技术发展规划》,其中也有“量子纠缠”等条目。此时,量子技术已经逐渐进入人们的视线。

从成果来看,2009年世界上第一个量子政务网在芜湖建成,已经标志着中国的量子保密通信技术正式进入应用轨道。

此外,早在2004年,借助光干涉环技术,我国首次解决了量子密钥分发的稳定性问题。2007年3月,郭光灿研究团队发明了量子路由器,解决了量子信号在网络中的自动寻址问题。

可见,中国在量子通信领域已经取得了相当大的成就。

什么是量子技术?

首先,什么是量子?

简而言之:划分世界万物的最小单位。(如果存在)

比如我们去超市买可乐。

超市里很多可乐都是整箱卖的,有的6罐,有的12罐。当然,零售区也有罐装可乐卖。

在这个例子中,一罐可乐是可乐的“最小单位”。因为超市卖不了半罐,或者四分之一罐。

光子是量子的一种。光子是光的“最小单位”。没有半光子或四分之一光子。

那么什么是量子技术呢?

从广义上讲,量子相关技术可以视为量子技术,而从狭义上讲,人们经常讨论的“量子技术”主要是指量子信息。

在量子信息中,目前比较热门的领域是量子计算和量子通信。

量子计算

在传统计算机中,我们用“比特”在“0”和“1”的基础上构建一切。在量子计算机中,使用量子位。与传统量子比特的0和1相比,量子比特是无限的。

量子有一个神奇的属性,叫做叠加。我们举个例子来说明一下。我们喝咖啡的时候都会加一些牛奶,牛奶和咖啡的比例往往决定了咖啡的味道。

现在问题来了,因为咖啡和牛奶可以任意比例混合,那么通过改变比例有可能创造出新的咖啡吗?有了这个想法,如果我们不断改变牛奶和咖啡的比例,我们就能创造出无穷无尽的新咖啡。

咖啡和牛奶的混合物就像一个量子“叠加态”。传统的“比特”只有两种选择,“量子比特”有无限种选择,这样一个量子比特就可以包含比经典比特多得多的信息,这也是量子计算的基础。

量子计算可以用来解决一些特定的数学问题,比如因式分解。

什么是因式分解?

比如一个因子14可以分解成27=14,这个分解结果是唯一的。(1*14不是“分解”)

正因为如此,因式分解可以作为一种加密和解密的手段。比如一把加密锁,上面写着“求14的因子”,你可以用钥匙2和7解锁。

可能有人会觉得“14”的分解很简单,甚至不用草稿纸就能解决。然后试着分解“2 67-1”,即147,573,952,589,676,412,927。

因式分解的结果是193,707,721761,838,257,287,但如果只是计算这两个数的乘积,输入计算器几秒钟就能得到答案,甚至用草稿纸。因式分解就是这样一个易防难攻的问题,所以在加密领域得到了广泛的应用。

那么量子计算机能做什么呢?对于传统的计算方法,分解一个5000比特的数大约需要50亿年。对于量子计算来说,可能只需要两分钟。

当然,上面的描述都是理论数据,量子计算机还需要很长时间的发展才能达到这个水平。

2019年,谷歌声称量子霸权已经实现。他们在实验中首次证明了量子计算机相对于传统架构计算机的优越性。这在学术界是一个里程碑,但从商业和应用的角度不会有太大影响。

首先,量子霸权是指量子计算机相对于传统计算机的优势。目前量子计算主要用于解决具体的数学问题,也就是说这个优势只是针对解决具体的数学问题。此外,谷歌的“量子霸权”是第一步,但仍未“商用”。

量子通信

量子通信其实应该叫量子安全通信,重点是保密而不是通信。或者更具体地说,量子密钥分发加上传统通信。也就是说,传统通信的一些供应商也可以算作量子通信的相关企业。

点对点保密通信最重要的一步是让双方先共享一串密码,然后再加密。

“绝对安全”是保密通信行业的梦想。克劳德埃尔伍德香农在上个世纪已经证明了如何实现“绝对安全”。

需要满足以下三个条件:

*随机密钥:秘密密钥是以完全随机的方式生成的,甚至信息发送者也不知道会生成什么密钥。

*一次一密:每次发送消息时密钥只使用一次,使用后将失效。下次不会再使用此密钥。

*密钥长度不应低于纯文本:密钥长度应至少与发送的消息一样长,甚至更长。例如,如果我们发送一个1MB的文件,密钥也应该至少是1MB。

传统通信无法实现所谓的“绝对安全”。比如传统通信中,双方可以通过一个“秘密通道”共享密码,但传统通信无法保证秘密通道不会被窃听。更麻烦的是,秘密通道被窃听后,用户几乎找不到。

量子通信可以解决这些问题。比如单光子传输的量子通信,因为单光子不可分,单光子量子态的测量坍缩,可以让别人窃取信息,被窃听后可以立刻被发现。

app应用

如果说量子计算是最强的矛,那么量子通信就是最强的盾。矛可以用来破解密码,盾可以加密信息。

从前景来看,量子计算未来可能应用于数据处理、人工智能、生物医学等领域。目前量子计算离“真正实用”还很远。

至于量子通信,其关键点在于保密,所以主要用户是军队、政府、银行、金融机构等对保密要求较高的单位。

以中国工商银行为例,其已于2015年在北京与其他城市间应用量子保密通信。

2017年,在北京和上海之间应用了数千公里的量子加密传输。

虽然很多单位已经开始使用量子通信,但是因为成本等原因,市场规模其实很小。以国盾量子为例。2020年1-6月,其在合并利润表中的营业收入为16,061,167.36。

截取自国盾量子招股说明书

其招股书中也提到了营销的难度。目前,量子通信的商业化还处于起步阶段。

现有的量子通信产品除了价格高之外,在稳定性上也略逊于传统的密码产品,这也会减缓量子通信产品的推广速度。

数据来自国盾量子2020年半年报。

数据来自国盾量子2020年半年报。

由于这些原因,量子通信行业很多公司即使有政府补贴,也难逃短时间亏损的命运。但从长远来看,量子通信未来大有可为。

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