“量子霸权”厉害在哪。它将如何影响我们的生活?

独立feel


2016年8月16日,世界上第一颗量子科学实验卫星“墨子号”成功发射,这是我国在世界上首次实现卫星和地面之间的量子通信,构建了天地一体的量子保密通信与科学实验体系。“墨子号”卫星开启了全球化量子通信、空间量子物理学和量子引力试验的大门,使我国抢占了量子科技创新的制高点,并成为此领域国际同行的佼佼者,实现了从“跟跑者”到“并跑者”再到“领跑者”角色的华丽转变。随着“墨子号”卫星正式交付中国科技大学、中科院等单位使用,引发了人们对量子通信技术研究的极大热潮。

20世纪90年代以来,欧、美、日等国家和地区竞相研发量子通信技术,纷纷投入大量人力物力财力,逐步从理论走向实验应用,并加速实现产业化发展。目前,量子通信技术在国际上走在前列的主要有中国、美国和欧洲,欧洲在理论研究方面遥遥领先,中国则在产业应用方面走在前列,并率先建立多个城际量子通信干线网。

量子通信,是指利用量子比特作为信息载体来传输信息的通信技术,它是利用量子力学基本原理和量子纠缠现象达到传递信息、传输数据的一种先进通信技术。量子保密通信技术提供了迄今为止唯一高度安全的通信保密方式,突破了传统信息技术的安全保密和信息容量极限。量子通信在应用方面主要是通过光纤实现短距离的通信,通过量子中继器实现较远距离的通信,通过卫星中转实现可覆盖全球的远距离的通信。

相较于传统通信技术而言,量子通信有着无可比拟的技术优势,其安全性源于量子力学的基本原理。量子力学中的海森堡测不准定理、未知量子态不可克隆定理和非正交量子态不可区分定理,从理论上确保了量子通信过程中的任何窃听行为都必将被检测到。量子通信技术具有3大优点:一是理论上绝对安全保密。量子通信利用单光子量子态不可克隆特性,使得量子信道上任何的监听或复制行为都会被侦测到,无法改变或破坏量子态原始状态,因此,理论上量子通信可实现“绝对安全保密”。二是超光速传输。量子纠缠理论使得双方量子之间存在“心灵感应”,双方会随着彼此改变而瞬间变化,信息传输时延几乎为零,从而实现超光速传输通信。三是超空间通信。量子通信不需要借助任何传输媒介,不受任何障碍阻隔,不受距离远近的限制,可以实现“超空间”通信,这种特性使它能够实现人类与太空、深海、极地等空间领域的自由通信。

量子技术发展的

国际竞争格局初显

目前,除中国外,欧洲、美国及日本等国家和地区都在进行量子通信技术的研究和实用,并取得了巨大成果,推动了量子通信技术的飞速发展。

欧洲。欧洲在量子通信理论奠基方面做出了巨大贡献,量子保密通信的物理基础正是德国物理学家海森堡发现的测不准定理。早在20世纪90年代,欧洲就意识到量子信息处理和通信技术的巨大潜力,从欧盟第五研发框架计划开始,就持续对欧洲乃至全球的量子通信研究给予重点支持。从1993年至2012年,欧盟量子远程传输距离从10公里光纤传输拓展到143公里的隐形传输。2008年欧盟还发布了《量子信息处理与通信战略报告》,提出了欧洲在未来5年和10年的量子通信发展目标,包括实现地面量子通信网络、星地量子通信、空地一体的千公里级量子通信网络等。从2007年至2014年,欧盟开始致力于量子密码通信和量子编码研究,实现了量子漫步、太空和地球之间的信息传输,为卫星之间以及卫星与地面站之间进行量子通信提供了可能性。2016年3月,欧盟委员会发布了《量子宣言》,称将在2018年启动一项10亿欧元的量子技术旗舰项目。其中,在量子通信方面,规划5年内突破量子中继器核心技术,实现点对点安全量子通信,10年内实现远距离量子网络、量子信用卡应用等,旨在“保卫欧洲互联网安全”。

美国。美国将量子技术作为“六大科研前沿”之一,认为人类正站在下一代量子革命的门槛上,量子通信正在导致革命性变革,必须加大投入力度进行交叉学科研究。美国20世纪末就将量子通信列入国家战略和国防安全的研发计划,同时,美国国家标准技术研究院也将量子信息作为3个重点研究方向之一。美国国防部高级研究计划局也启动了多项量子通信相关研究计划,旨在将其应用于军事作战领域。1989年,美国IBM公司在实验室中以10 bit/s的传输速率成功实现了世界上第一个量子信息传输,拉开了量子通信研究的序幕。2000年,洛斯·阿莫斯国家实验室宣布在全日照条件下实现了1.6公里自由空间的量子密钥分发,使量子通信向实用化迈进一大步。2003年,美国国防部高级研究计划局又领衔建设了量子通信技术试验网络。2006年,洛斯·阿莫斯国家实验室基于诱骗态方案实现了能保证绝对安全的107公里光纤量子通信实验。2013年,该实验室公布了一种基于量子通信技术的量子互联网,并宣称他们解决了量子系统的可伸缩问题,可以使用较廉价的硬件实现量子密钥分发。此外,美国Google、IBM、微软公司也都投入力量研究量子通信技术,以量子计算机研究为突破点,延伸至物质科学、生命科学、能源科学领域。2015年12月,Google公司推出的D—Wave量子计算机,在解决问题时能够比其他任何计算机快出1亿倍;2017年3月,IBM公司宣布推出全球第一个商业化量子计算云服务IBM Q,可高效处理传统电脑无法解决的复杂计算问题。

日本。日本对量子通信技术的研究起步较晚但发展迅速,其主要研究极限容量广域光纤与自由空间量子保密通信网络。2004年,日本研究人员用防盗量子密码技术传送信息获得成功,传递距离可达87公里。同年,日本电气股份有限公司改进单光子探测器信噪比,使得量子密码传输距离达到150公里。2007年,日本研究团体开发的量子密钥技术,实现了信息经光纤的安全传输。2008年,日本东芝公司研究人员在量子密码通信中将密钥的传输速度成功提高,使其更加实用化。2016年,日本研究团队联合开发了世界最高水准的大容量光通信系统,该系统首次融合量子噪声保密和量子密钥分发技术,以100 GT/s的传输速度成功实现了100公里的单信道量子通信传输,有望实现抵抗网络攻击的极强安全通信。日本国立信息通信研究院计划在2020年实现量子中继技术,到2040年建成极限容量、无条件安全的广域光纤与自由空间量子通信网络。

量子保密通信

助力国家信息产业发展

量子通信具有保密性强、鲁棒性高、速率快、容量大、远距离传输等优点,这些特征决定了量子通信具有无法估量的应用前景。目前,量子通信已在政务、国防、金融、公安等重要领域凸显巨大应用价值。量子通信技术与现有网络的融合是当前主要发展方向,未来还会应用于专网、公众网、云安全等诸多领域。

量子通信主干网提升国家安全。2013年,国家批准立项的量子保密通信“京沪干线”,由国家发改委立项、中国科学技术大学承建,已于2017年8月完成全网技术验收。该干线连接北京、上海两地,全长2000多公里,是世界上首条量子保密主干网,可以实现高清量子保密视频会议系统和其他多媒体跨域互联应用,将大幅提高我国政务、能源、金融、交通等领域系统的通信安全性。针对我国发射的“墨子号”量子通信卫星,美国“大众科学”网站认为,在全球电子监控和网络窃密时代,世界各国都在寻找任何可能的办法来保护通信安全,中国启动了可将信息量子化并传入太空的项目,在一定程度上使得中国的信息网络牢不可破,抵挡任何入侵企图。

量子通信提升军事通信网络安全。“棱镜”事件的发生,给我国防通信网络安全带来了严峻挑战,对量子加密的探索有可能解决我国的信息安全问题。量子通信能够用于通信密钥生成与分发系统,构成作战区域内机动的安全通信网络;能够用于光网信息保密传输,以此提高信息保护和信息对抗能力;还能够应用于深海安全通信,为远洋深海安全通信开辟崭新途径和目标,提升军队保密打赢能力。此外,在破解量子通信复杂的加密算法上,现有计算机系统需要几万年的时间,在现实中没有任何实用价值,但是量子计算机却能在几分钟内将传统的加密算法破解。因此,以往的密码体制将处于危险之中,唯有量子通信技术能够抵御这种破解和威胁,为提升未来我国防信息网络安全提供了坚实屏障。

量子通信体系将改变传统的技术产业形态。量子通信开创了通信和保密领域新的发展方向,这无疑会对传统的通信和保密模式产生巨大冲击。由于在速度、容量、抗干扰等方面所具有的独特优势,量子通信模式将会彻底颠覆传统的电缆、光缆、卫星等通信方式,对现有已经布设的国家和军事信息网络体系产生冲击。由于在安全保密方面的优势,量子通信将彻底颠覆传统的网络安全公司,使现有各类基于传统通信和运用的网络安全保密体系全部落后,从而可能会导致整个信息安全产业洗牌。但是,由于量子通信的信息保密技术应用目前大部分还停留在理论层面,未来是否有更为强大的破译方式还难以预估,因此,量子通信技术的发展反过来也会促进更加先进的破译技术的发展。

正像“墨子号”量子科学实验卫星首席科学家潘建伟院士所说的那样:历史经验表明,再好的加密技术都可能随着攻击者能力的提高遭到破解,国家和大众的信息安全每天都面临着风险。但量子通信从原理上具有不可破解、不可窃听的特性,因而是更安全的信息传输方式。

当前,量子通信技术已从科学研究进入实验应用,随着其技术体系的不断完善成熟,未来将进一步向规模化商用方向发展,量子通信的高保密性也决定了其在军事通信以及金融、交通、能源等方面的巨大应用前景。


青蛙伴游


量子霸权是指量子计算拥有的超越所有经典计算机的计算能力。在物理实验上,迄今还没有任何一台量子装置在实际实验中展现出这种能力。

2018年9月,国防科技大学吴俊杰团队与上海交通大学金贤敏合作研究成果,被《国家科学评论》在线发表[1]。

2019年9月20日,科技巨头谷歌(Google)一份内部研究报告显示,其研发的量子计算机成功在3分20秒时间内,完成传统计算机需1万年时间处理的问题,并声称是全球首次实现“量子霸权”。

随着量子物理装置技术水平的快速发展,实现量子霸权似乎日益临近。称霸标准已成为量子计算领域最重要的科学问题之一。玻色采样问题是一种针对光子(玻色子)系统的量子霸权测试案例。理论上,经典计算机求解玻色采样需要指数量级计算时间,而量子计算只需要多项式量级计算时间。与此同时,相比通用量子计算,玻色采样更容易实现。

我们将受到哪些影响?

《阿贝赛报》指出,在大数据、算法和人工智能的时代,每秒钟有数以百万计的数据在传输。在这种情况下,量子技术是不可或缺的。它对于科学而言是质与量上的飞跃,对于商业领域而言同样如此。这不是无稽之谈,因为正是技术推动了商业的发展。

萨温表示:“谷歌、IBM、微软和其他企业都将拥有用于改进算法的量子计算机,这是肯定的。不过各国政府也正在打起精神。”萨温认为,量子技术的首要影响将是其在科学上的应用。然而,不容忽视的是,这项技术对于手中拥有大量用户数据的技术公司而言是非常具有诱惑力的。由此,量子技术会对人工智能、机器学习和网络安全产生深远影响,因此我们将在“网络生活”中首先察觉到它的影响。


加勒哔海带


“量子霸权”词意:

是形容应用量子科学建造的量子计算机可以做到传统计算机远远达不到的运算能力;这个能力不是简单的数学计算能力,他是借助算力以非常非常快的速度就能够计算出事物以前,现在,未来的状态以及各种可能与参数的能力;

“量子霸权”的体现:

谷歌公司新近研制出的一款量子计算机的核心处理器“西克莫”仅仅包含53个有效量子比特,却只有200秒的时间就完成了世界上性能最好的超级计算机需要1万年才能完成的任务,可想而知,这是人类科学科技上的重大突破,“天下武功,唯快不败”啊

会怎样影响我们的生活?

1,在大数据与云计算上,由于量子计算非常快速的数据图像计算处理能力,我们将通过能够更快处理巨量的信息来更及时,准确的做出决策与判断;例如天气,地理,交通,语音语言,健康,商业等等生活方面的应用会更及时准确高效,提高我们的生活质量;

2,在人工智能上,借助量子计算这个超速度,人工智能将会实现再一次质的飞跃,许多工作将进一步被拥有人工智能又有快速敏捷思维的机器人所替代;未来,想要提高个人竞争能力,怕是要人机混合了,不敢想,太可怕了;

3,在科学研究上,我们可以对宇宙起源,物质,能量,时间,生命,意识等等的众多难题的可能性进行重新推演,从推演中得出更多的更接近实际的结论,从而更科学真实的促进人类科学科技进步,我们有可能因此更好的提高能源利用率,发现新能源,人类超速进化,冲出太阳系,拥抱高阶文明等等;

总之,在未来的若干年后,量子计算如果真正实现了商用化,我们世界的方方面面将会因为量子计算而更加快速进步,因为及时掌握量子计算机技术而体现出“量子霸权”,为所不能,随心所欲;所以,需要紧追不舍,时刻记住:天下武功,唯快不破。


宇宙之光


谷歌发布了一篇关于量子计算的论文,但很快删除了。尽管删除了,但仍引起了世界的一片恐慌。因为早就有专家预言,如果有人掌握了量子霸权,将对全球的IT和计算机产业实现秒杀。与目前计算机算力相比,量子计算的理论算力是几何级增长。谷歌论文泄露,它能用一台53量子比特的量子计算机实现传统架构计算机无法完成的任务,世界第一超算Summit需要计算1万年的结果,谷歌的量子计算机只用了3分20秒。

这首先就产生个悖论,谷歌3分20秒产生的结果,全宇宙也找不到第二个团队和设备来验证它的对错。如果有人非要追问:谷歌的量子霸权有多可怕?正确的答案是,量子霸权非常可怕,但谷歌的量子霸权不可怕。因为谷歌在论文和实验室收获的结果,离量子霸权的真正现实,还有非常远的路要走。

量子霸权为什么可怕,原因很简单,这是一种计算能力上质的飞跃,它不仅秒杀目前全球计算机的领先技术,甚至能解密目前全球通用的所有密码系统。如果说上个时代,是石油加内燃机的时代,下个时代就是数据为燃料,算力为引擎的时代。谁掌握万倍于对手的引擎,必将在竞争中立于不败之地,这就是量子霸权和可怕之处。

那为什么谷歌的量子霸权不可怕呢?因为它只是实验室中的灵光一现。这种灵光一现,IBM、阿里达摩院都曾有过。假设量子的属性是100,目前科技对它的掌握还不到20,人们只在理论上证明了这种计算的可能,离量子像电子一样,乖乖地按人类要求完成计算工作,还有数不清的未知难题。量子的状态不稳定,对环境要求极高。IBM展示的所谓第一台商用量子计算机,有一间房子那么大,但超过90%的空间和设备都为确保环境工作。通俗点解释就是,一有风吹草动,结果可能失之毫厘差之千里。所以不管谷歌论文多厉害,但它离实现量子霸权,还差得远。

4000公里/小时的火车可怕吗?很可怕,它相当于客机速度的三倍,汽车高铁速度的十数倍,一旦实现,就是交通霸权。目前世界所有的交通方式和交通工具,都将重构。中车科技人员在理论、模型和实验中已实现了,要问中车的交通霸权可怕吗?不可怕,因为它离现实还很远。浙江大学的石墨稀电池,在实验室实现了秒充,超高能量密度等。按论文性能数据,足以改变世界能源格局。但没人担心它成为能源霸权,因为从论文、实验室到现实和商用,路很漫长。谷歌的“量子霸权”和以上道理一样,全球还有很多顶尖的实验室在做相同的努力,国内也有好几个,有太多的未知。所以,量很可怕,它相当于客机速度的三倍,汽车高铁速度的十数倍,一旦实现,就是交通霸权。目前世界所有的交通方式和交通工具,都将重构。中车科技人员在理论、模型和实验中已实现了,要问中车的交通霸权可怕吗?不可怕,因为它离现实还很远。浙江大学的石墨稀电池,在实验室实现了秒充,超高能量密度等。按论文性能数据,足以改变世界能源格局。但没人担心它成为能源霸权,因为从论文、实验室到现实和商用,路很漫长。谷歌的“量子霸权”和以上道理一样,全球还有很多顶尖的实验室在做相同的努力,国内也有好几个,有太多的未知。所以,量子霸权很可怕,但谷歌的量子霸权不可怕。


Dancers-鬼枫


这首先就产生个悖论,谷歌3分20秒产生的结果,全宇宙也找不到第二个团队和设备来验证它的对错。如果有人非要追问:谷歌的量子霸权有多可怕?正确的答案是,量子霸权非常可怕,但谷歌的量子霸权不可怕。因为谷歌在论文和实验室收获的结果,离量子霸权的真正现实,还有非常远的路要走。

量子霸权为什么可怕,原因很简单,这是一种计算能力上质的飞跃,它不仅秒杀目前全球计算机的领先技术,甚至能解密目前全球通用的所有密码系统。如果说上个时代,是石油加内燃机的时代,下个时代就是数据为燃料,算力为引擎的时代。谁掌握万倍于对手的引擎,必将在竞争中立于不败之地,这就是量子霸权和可怕之处。


小贝优选


原因很简单,这是一种计算能力上质的飞跃,它不仅秒杀目前全球计算机的领先技术,甚至能解密目前全球通用的所有密码系统。如果说上个时代,是石油加内燃机的时代,下个时代就是数据为燃料,算力为引擎的时代。谁掌握万倍于对手的引擎,必将在竞争中立于不败之地,这就是量子霸权和可怕之处


路飞的王梦


参考消息网10月25日报道 西班牙《阿贝赛报》网站10月23日发表一篇文章称,“量子霸权”已经成为现实。谷歌已发表第一篇经过同行评审的相关文章,证明他们已实现此前仅停留在理论上的事:让量子计算机完成即使是对于最强大的传统计算机而言也几乎不可能完成的任务。一、什么是“量子霸权”?

一、什么是“量子霸权”?

西班牙国家研究委员会研究员卡洛斯·萨温对《阿贝赛报》表示,“量子霸权”的意思是量子计算机可以完成对于实用型传统计算机而言不可能完成的计算。凭借量子计算机,谷歌做到的是在约三分半的时间内完成传统计算机要花费1万年才能完成的任务。然而,萨温说:“谷歌进行的这种计算除了演示‘量子霸权’外没有任何用途。这就是说,这种计算是为了这一目的而特意为之的。”即便如此,萨温也无意贬损谷歌的功绩,他说:“多年来,我们一直在尝试做到这些,而现在有了令人瞩目的巨大进步。”

二、量子计算机与传统计算机有什么区别?

据《阿贝赛报》报道,量子计算机与传统计算机的区别在于它们的“语言”:传统计算机可以理解由数字0和1表示的二进制指令信息,而量子比特可以同时代表0和1,就像是在箱子里既生又死的著名的“薛定谔的猫”。也就是说,单单一个量子比特可以同时既是1又是0,这意味着每一个量子比特的数据存储能力呈指数级增长。

三、量子计算机有什么用处?

《自然》周刊发表的研究论文的作者表示,这场计算机革命将带领人类走向可以制造汽车和飞机所用轻质电池的新型材料,可以更加高效地生产肥料的新型催化剂,以及更有效的药物。不过,要走的路还很长。论文作者继续说:“要达到必要的计算能力,仍需经过多年艰苦的科学和工程方面的研究。但是现在我们看到了一条清晰的道路,我们渴望继续前进。”

萨温则表示:“当前是纯粹在推测,因为打开的门通向的可能性几乎是无穷的。然而,这不会在明天就实现。”

四、我们将受到哪些影响?

《阿贝赛报》指出,在大数据、算法和人工智能的时代,每秒钟有数以百万计的数据在传输。在这种情况下,量子技术是不可或缺的。它对于科学而言是质与量上的飞跃,对于商业领域而言同样如此。这不是无稽之谈,因为正是技术推动了商业的发展。

萨温表示:“谷歌、IBM、微软和其他企业都将拥有用于改进算法的量子计算机,这是肯定的。不过各国政府也正在打起精神。”萨温认为,量子技术的首要影响将是其在科学上的应用。然而,不容忽视的是,这项技术对于手中拥有大量用户数据的技术公司而言是非常具有诱惑力的。由此,量子技术会对人工智能、机器学习和网络安全产生深远影响,因此我们将在“网络生活”中首先察觉到它的影响。


飘雨石花


个人理解就是量子可以让计算速度有跨越不同层级的飞跃,然后生活方式就会发生质的飞跃!

比如计算机出世后,很短的时间里人类实现了飞出地球梦想,完成了人类文明抵达火星,以及将要飞出太阳系的梦想!

那么量子技术的成熟应用必将让人类短时间内走的更高更远!


逃课大设计师


机器计算会越来越强大,不论是算力还是算法都会不断地提高,这是必然的。问题是如果机器计算在整体上超过了人类的认知水平和控制能力,人类将何去何从?不必担心!因为人类对意识世界的认知还处于懵懂的阶段。即便人类完全掌握了意识世界的全部知识,机器的意识觉醒还很遥远。即便机器的意识依赖人类的开发而觉醒,那么人类与机器又何必区分彼此呢?


大吉大利9953


厉害在于它的计算能力

它可以为我们生活加快速度,加快科技发展、互联网的扩大、IT领域的进一步升华。但量子力学还在发展中,它是未来发展的趋势。


分享到:


相關文章: