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馬雲: 我在招聘人類學專家 量子自白


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http://sixianghuayuan.blogspot.com/2009/06/blog-post_09.html


馬雲,是可以用“偉大”來形容的那類人。中國好在有馬雲。

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http://tech.sina.com.cn/other/2009-05-17/10293099098.shtml?from=iasknominate
马云:我在这里,谢谢大家!

感谢大家来参加今天的首届网商交易会,我想知道今天有多少是淘宝的用户,谢谢大家!

有多少是阿里巴巴B2B的用户,请举手,谢谢!

请大家就坐!

在周末,这么多人来参加网络交易会,其实,我心里还是非常感动的,特别是昨天我到会场看到了其他交易会很少看见的现象,有妈妈带着孩子,也看到了一家三 口,也看到了很多年纪比较大,六十多岁的人拉着包在交易会上走,回去后我就想,是什么样的力量将这些人聚在一起,是什么吸引了我们,我认为是希望和信心, 帆布包里面带着每个人的信心和希望,我自己这么觉得。

我大概在1992、1993年有创业的想法,为了尝试创业的感觉,我曾经到义乌 小商品市场拉着包进货,我也到广州海珠广场进货,当时海珠广场还是比较乱的,广交会也进不去,但是每次来进货,我心里充满了希望和信心,我觉得参加这样的 活动会改变我们,我认为这次的网货交易会尽管开的还不是非常的正规,还不是非常的好,但是我们的人气说明了一切,我感到自豪和高兴的是,在座的都是八十年 代和九十年代的人在一起,你们在改变世界和未来。

阿里巴巴今年是十周年,十年来想在中国证明一件事情,就是互联网在中国有希望,互联网将完善中国,推进中国的发展,我们坚信电子商务会存在,电子商务在中国会发展。

十年以来,我被中国很多人认为是中国最大的忽悠者,我讲任何话都是忽悠,我想今天还想再忽悠一把!

十年以来一直在忽悠,我一直在倡导互联网的精神,一直倡导电子商务,一直倡导网商的精神。六年前我和一个很要好的商人朋友交流,我说刚刚推出了淘宝网, 我希望他将生意搬到网上做,他说再说吧,有很多的时间;四年前又说请将生意搬到网上,他说行了,我现在忙不过来;二年前他跟我说,为什么不早说,我现在的 生意都被淘宝网上的孩子抢走了。1999年和2001年我来过很多次广东,每次阿里巴巴的网商大会上,我不断推进一个想法,就是将外贸企业迅速的搬到网上 去,有多少人真正的相信,我看未必,但是今天相信的人得到了好处,世界发生了很大的变化,到了今天为止,还没有认清互联网,到今天为止还没有开始使用电子 商务,到今天为止还将自己认为互联网就是网络游戏和网上看看新闻的话,我相信你会非常的后悔。我自己是这样看待的,到今天为止,前十年电子商务也好,互联 网也好,我们只证明它存在,但是互联网和电子商务到底是否可以影响未来,对我们的生活有多大的改变,未来的十年将发生巨大的改变,这次的网货交易会本人有 很大的期盼,我们正在开启网货的时代,自从淘宝诞生以后,自从阿里巴巴诞生以后,最近的半年和一年,我们听见的声音太多的是,淘宝上面假货横行,淘宝上面 反对的声音越来越多,随着交易量的增长,不讲诚信,假货横行,盗版猖獗,大家认为淘宝就是假货集散地,事实上淘宝是不是假货集散地,我本人认为,并不是这 样的。

以前淘宝碰到的是竞争,以前淘宝竞争的是同行业的,今天淘宝最大的竞争是:昨天最成功的人,成为今天淘宝的竞争者。我关注到很多的品牌商、渠道商不断的说淘宝是假货。

上一个月,我在香港街上刚好走过香港雪茄盒的商店,很贵的,我挑了一个最便宜的也是1.3万元,我心疼了很久,回到家我就觉得不行,我要在淘宝上查一 下,同样的盒子在淘宝上卖720元,一模一样的,到底发生了怎么样的事情,还有朋友从香港购买了玩游戏的筹码,1.3万元一套,也有 1.5万元/套的,9000元/套,我在淘宝上查了一下是350元,所有的人就想一定是假的,不可能是真的,我发现生产筹码的工厂是在浙江金华,将筹码出 口到美国,香港从美国进口后放在香港,中国大陆的人再从香港购买回去,现在的情况是金华的工厂直接在淘宝上卖,也就是卖350元,很多品牌的电视机以及制 造厂家跟我说,我们卖一台电视机,从设计到制造好和销售,卖回来只赚10元,几千元的电视机只赚10元,如果一台电视机只赚10元,怎么可以希望制造业创 新和投入研发,这些钱被谁赚走了,有一个朋友跟我说,中国有一个很有名的酒,卖800元/瓶,但是酒的成本只有10元,300元花到了电视广告商,300 元花到了渠道商了,还有100—200元给了回馈和包装,消费者为什么要买只有10元价值的酒,却要花800-900元,这是对消费者不公平,对制造业也 不公平,如何将整个渠道打通,我觉得电子商务必须对行业给予巨大的冲击。

电子商务对其他传统行业的冲击,我们想象一下,5年前的物流行业,有多少的物流行业真正做到了客户第一,真正做到了客户的体验,真正扩大了物流,没有的。

但是这两年,最近淘宝上每一天至少送出400万个包裹,需要很多的物流公司将包裹一个一个的送出去,顺便我跟大家讲。去年我没有在淘宝上购物,现在我们 家跟所有的朋友一样,每天最大的希望和快乐是拿一个包裹过来,拆开来看,尽管我知道包裹里面是什么东西,但是我就想拆开来看,前几天我购买了几个洗澡用的 大浴巾,卖家有非常漂亮的红色浴巾,也有黄色和绿色的,但是他说红色的没有货,我发现太太跟那个人在网络上争论,她说为什么没有红色的还在卖,卖家说没有 了,我太太说,没有就将货拿下来,结果第二天还没有将货拿下来,我就说必须将没有的货拿下来,我告诉他,我是淘宝的,他说我不相信,经过交流,那个人说我 一定将货拿下来,没有就是没有,对于我来讲,网商最大的价值就是诚信,因为我们要求货源公司诚信,要求买家诚信,为什么不能强制卖家诚信。

我在淘宝和阿里巴巴市场上看到的是诚信在不断的滋生和诞生,看到今天互联网的力量,这些不断的变化。

去年的年初,我们从淘宝的数据,特别是阿里巴巴中小企业的数据上基本判断出,世界经济将会出现很大的问题,7月份就写了一封信说冬天要来了,但是绝大部 分的人认为互联网的冬天来了,阿里巴巴你们的“冬天”要来了,但是我们认为是世界经济,进出口贸易,内需市场的“冬天”要来了。去年年底有人说你说冬天要 来了,冬天有多久,什么时候可以度过。我在淘宝和阿里巴巴的卖家的餐厅去吃饭,刚坐下,老板就说,冬天被你说对了,现在店里的生意越来越差,你如何看待冬 天,什么时候会结束,我说今年年底和明年年初冬天没有问题的,他说真的,这么快就结束了,我说今年年底和明年年初你会适应的,任何的企业都必须适应外部的 环境。

今天经济有所回暖,但是我想告诉大家的是,今天经济仍然面临巨大的困难,不要为恢复昨天而感到兴奋,更不要为失去昨天的辉煌而 兴奋。2007年火爆的股市不会回来了,真正要改变的是经济的结构和商业的文明,商界新生力量的起来,我看到经济的恢复,我告诉所有的网商,在网货交易会 上感受的不是冬天,感受的是春天的来到,感受到的是希望的来到,因为世界进入了非常大的变化,我本人如何看待这场危机。去年六、七月份我认为是危机,今天 已经不是危机,它是强力的信号,今年年初事实上越来越显示证明这是世界经济发展过程中必然的阵痛,强烈的信号告诉我们昨天越成功的企业,今天越失败,昨天 越自以为是的企业不改变自己,不会走下去,昨天小的企业将会大。

另外的信号是由资本密集型走向知识密集型,这是强烈的信号,以前认为 是靠关系做生意到走向靠诚信做生意,信号越来越强烈,不管大家是否相信,十年以后的商业会跟今天完全的不一样,十年后见到的富豪和成功的企业家跟今天是完 全不一样的。十年后的成功者一定是八、九十年代的人,而且成功者的年龄会越来越年轻,大家要记住,我自己这样告诉自己,假如不改变,怎么会有我们的机会。 1995年从大学中出来创业,我想证明一件事情,如果马云可以成功,中国80%的年轻人都可以成功,凭什么,只有有关系的人可以成功,为什么只有胆大的人 可以成功,成功者必须有智慧和诚信,因此世界的开放正在加快。在座所有的人,我跟大家没有任何的区别,而且唯一的区别,我比在座所有的人都长的怪一点,长 的丑一点。但是我也没有资本,创业的时候,我是问亲戚、朋友一起借钱,总共是2万元,没有关系的,我父母就是普普通通的家庭,但是为什么发展的这么快,今 天我看到网络上说,马云你真伟大,淘宝做的这么好,阿里巴巴做的这么好,我心里特别的难过,这不是我的功劳,这是互联网的功劳,这是中国发展的功劳,这是 1.3万员工的功劳,这是中国几千万在座各位对网商信任的功劳,我觉得自己真的很难过。有的时候别人骂我,马云你是胡扯的,怎么有这么烂的服务,我也没有 写过一段程序,也没有编过规章制度,但是后来发现,今天网络发生巨大变化的时候,让我们这些平凡的人,可以借助中国的力量,互联网的力量发生变化,回忆这 十几年的发展之路,只要有梦想,只要跟同事不断的了解客户,因客户变而变,一定会走到今天,我自己感觉,因为互联网,因为前十年的变化,让我们走到今天, 未来的十年互联网和电子商务的变化会更大,假如没有时代的变化,没有这场经济危机,我相信在座绝大部分的人没有十年后成功的可能性。

我们去哪里找关系,我们去哪里找银行贷款,我们去哪里跟人谈合作,因为在所有人的眼睛里面就是普通的年轻人,就是普普通通的人,互联网给我巨大的感触,在 公司和家庭中,不断创造新的思想,中华民族尊老爱幼很好,为什么不可以尊幼爱老,对年轻人尊重和倾听,今天八、九十年代的孩子伴随着网络的成长,对老的人 要爱护,太老的人问明天会怎么样,我估计谈不出什么,互联网的另外一种变化是很有意思的。我爷爷这一辈子是靠报纸决定未来的,报纸上的一切都是对的,我父 亲是靠听广播的,我们这一代是看电视的,今天八、九十年代的孩子说要参与,要有自己的观点,因此互联网诞生了新的一代,互联网的起来,电子商务的起来将彻 底改变未来,彻底影响我们的生活,社会已经发生剧烈的变化,我想告诉大家的是,2009年互联网和电子商务只完成了第一个阶段,就是机会。大家都说机会被 阿里巴巴和淘宝、百度、谷歌和腾讯抢去了,我告诉大家机会还没有开始,所有的机会都会在未来十年内真正的开始。

网货今天才开始,前八 年的阿里巴巴做了什么事情,我们想证明中国将会诞生一批新的群体叫做网商,我们所到之处都是网商,广东的粤商、山西的晋商,但是互联网是没有区域的,所有 的商业都要遵守一个规则就是诚信,网商告诉我们一点,阿里巴巴走到今天是四大特征,未来的二十一世纪要想成功必须有四大特征:

开放的胸怀
分享的精神
承担责任
全球化的眼光

必须从全球的角度看问题,有了四大特征,一定会在二十一世纪非常的成功,后面的五年我们将证明网货的力量,十元的酒就应该卖二、三十元,而不应该卖八百元,电视机这么多的工序只挣十元是不合理的。

传统的渠道商拿了制造业的钱,剥削了消费者,不是真正的完善渠道,而是做房地产的投资,股市的投资,这是对任何人的不负责任,未来的五年我们将倡导和推进网货的力量,再五年我们将推进网规,没有网络上的诚信和做事的规则我们绝对不相信互联网可以完善。

在淘宝的封面和阿里巴巴的网上开始在全球范围内招聘和寻求法律专家,经济学专家,社会学专家,人类学专家。为什么请这些人,因为我们感觉到未来的网规、 网货、网商将会创造新的世界,人类开始进入新的世界,不能再凭今天二十多岁的淘宝的店小二制订游戏的规则,他们已经非常的累。有人问,为什么要找人类学家 研究淘宝,现在淘宝发生了很大的变化。淘宝用户到店里看到一个样品,小绒娃娃,卖家说30元,买家问是否包邮费,我们必须对网上交易的规则,必须对卖家约 束。我很感动,有的时候,晚上很晚的时候,在中国凌晨一点的时候上网,还可以看到旺旺上一片灯的亮起,到了晚上一点多还在上班,我想请人类学家研究卖家的 行为,几点起来,登陆过程中发现了什么事情,根据这些行为制订游戏的规则。这就是对未来的判断,十年后,我相信在坐每一个人的努力,我们会创造新的网络世 界,今天阿里巴巴B2B有很多的企业,制造业因为网货时代发生巨大的变化,每一次营销方式的变化,就会形成制造业的变化,我在这里不是忽悠,也不是劝阻, 而是警告,而是真正的呼吁大家,所有的企业高度关注电子商务,最近发现渠道越强的企业,卖货越好的企业,麻烦越多,今天搬到网站上去卖,现在 90%的营业额来自于渠道,今天没有渠道的企业越活越好,越来越通畅,今天发现一个问题,广东的企业会制造不会卖。广东几十年的发展,资金是靠港澳台地 区,品牌和渠道是靠海外,广东人只要造就可以了,造了就会有人来卖,钱有港澳台融资,一旦金融危机海外渠道发生了问题,品牌发生了问题,很多企业出现了问 题,但是今天我想告诉大家,通过互联网,通过电子商务,你的货是迅速可以走出去的,必须进行改革,以消费者为中心,C2B思想,今天也听到了C2C,这 二、三年来,关注最多的是消费者将影响未来。以前大家都是C2C,还有传统的B2C,到了今天我想告诉大家,所有的制造业高度警惕,因为消费者必须改变自 己产品的设计,改变渠道的推广方式,必须改变创新设计的能力,C2B一定会成为产业升级的未来,以消费者为导向,柔性化生产,定制化生产将会被取代,网货 将制造业的利润提高,将渠道打掉,网货让所有的消费者得到个性化的产品,网规会让这些企业更加的透明,更加的诚信,更加的受消费者的尊重,我相信这才是未 来时代的发展。我们处在变化的时代,今天痛苦的人,你们去看一下,互联网上反对声音最大的是谁?是今天的成功者,网商群体中看到反对阿里巴巴和淘宝的已经 不是阿里巴巴和淘宝的竞争者,而是今天买卖中最好的人,他本来就想渠道有30%-40%,被淘宝搞了以后,只剩下10%-20%。

前几天有一个老外,一个LV的包卖二、三万元,我可以买二十头牛了,凭什么卖这么贵。我们尊重知识产权,尊重品牌,但我不尊重暴利,我更不尊重,为了维护自己某些特殊的利益而设置了大量的障碍,我今天也这么讲,十年以后传统的专利、品牌也会受到巨大的冲击。

前段时间从美国回来,最有意思的是,很多的企业说,我们有这么多的专利,有全世界著名的公司,他们可能是诺贝奖获得者最多的公司,我们拥有全世界最多的 专利,这家公司活的非常累,他们为了管理这些专利,请了无数的人,做了很多的程序,他们就是管理专利,哪些专利可以用,他们设置了大量的地雷阵,阻碍其他 人的创新,发达国家今天设置了大量的壁垒,阻碍发展中国家,有钱、有势的公司设置了大量的钱为了保护自己,最赚钱的就是律师以及利益保障者,今天人类要进 步,人类要创新,就靠在座的网商的力量,网货的力量。

法律不能保障诚信,如果不相信诚信是有力量是不行的,今天的中国必须倡导互联网是有力量的,

最后我想制造商们,这次金融危机可能是在座绝大部分今天没有想到的,昨天一步臭棋今天会变成好棋,要迅速开始新的营销。不知道在座有多少人会下围棋的, 但是我知道下了一步臭棋,就不要救,反过来看就是下了一步好棋。我在阿里巴巴十年中,有人说马云你很厉害,其实一开始是臭棋,现在看来都是好棋,千万不要 迷信一个人和一家公司,是靠自己一步一步的走,创业者永远有梦想,每天采取行动,去改变和调整。

我还想讲这句话,假如在二十一世纪你 想成功,记住客户第一,就是诚信,做一切的努力就是为了客户,员工第二,最近争议很多,我前几天在香港的股东大会上讲,客户第一,员工第二,股东第三。有 人说马云早知道你是股东第三,我就不会买你的股票,我说你还来得及,现在可以卖掉股票,是谁给我们钱,是客户,谁创造了价值,是员工。广东所有的网商们, 今天改变我们,影响我们,帮我们成长的是我们的员工。

有一位企业家跟我讲,卖很好的产品,在淘宝上怎么卖也卖不出去,小丫头一卖就卖出去了,哪些老头卖产品的套路是不同的,年轻的店小二一上来就是亲一下,我们是不适应的,现在上淘宝如果没有人说亲我反而不适应了。

以前我们认为穿西装是对人的尊敬,最早我们发现穿中山装是对人的尊敬,现在发现其实穿的越舒服,别人感觉的好就很好,商业形式真正的发生了变化,最后我 想说,我们淘宝的卖家,阿里巴巴的企业们,今天的电子商务不是五年以前的电子商务,五年前有人问我,阿里巴巴到底会变成什么样子,我说 2009年会有一个感觉,我们有了消费者的淘宝,有了企业的阿里巴巴,有了中间支付的体系,开始为明天打造阿里软件,我们为未来服务业的电子商务,开餐 饮、做洗脚店和搞旅馆的电子商务在三至五年会起来,我们建立了这个体系,但是真正的电子商务的成型是在未来五年,我相信在2014年会看到完全不同的电子 商务渠道,希望大家抓住这五年的时间,如果今天还停留在游戏和网吧里面,今天还在笑话别人做电子商务,五年后你会更加的后悔,我们必须要创造未来,我们可 以改变未来,每一个人今天到这里来,每天来这里的目的是对未来的希望,对明天的信心,一切为明天而做,我们不要为昨天而失望,更不能因为恢复昨天而感到兴 奋,世界变化刚刚开始,阿里巴巴在这里跟大家一起承诺,以前是几个人的使命,今天已经变成了1.3万阿里人的使命,我们将会全力以赴支持网商、网货、网规 的建设,未来的十年阿里巴巴的使命是打造新的商业文明,我们要让那些诚信、开放、分享责任感和全球化的商人取得成功。

最后,十年后我希望在今天场地里坐着的人,绝大部分的人因为从今天开始的行动,今天推动网货和网商的革命,十年后以成功者身份站在这个台上,对自己的家庭和世界负责任,感谢大家参加本次论坛,谢谢大家。

馬雲 我在 招聘 人類學 人類 專家 量子 自白
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牛熊證分析的理論框架基礎(量子版) 思想花园

http://sixianghuayuan2.blogspot.com/2011/06/blog-post_3401.html

今天信報羅耕的文章提到﹐用他的拼圖來看﹐大市將向萬四進發。以我的記憶﹐同樣的評圖﹐曾經在08年初拼出了恒指萬一底和道指六千底﹐所以這個論點也不能等閑視之。

如此﹐在漫長的萬四之旅之中﹐基礎分析不重要﹐反而一些技術性分析工具就應該很重要了。

以最近的觀察﹐牛熊街貨比似乎是測市奇準的工具﹐儘管專家會說這個數據毫無意義﹐不科學﹐誤導性高等﹐但也不能抹殺﹐兩者之間相關性很強。


然而﹐儘管有這樣的觀察﹐要從中歸納出規律﹐卻不是簡單的事﹐市面上也還沒有相關的理論。

要建立這樣一個理論框架﹐也許可以從以下這個基本觀察開始﹕

規律1﹕

“如果恒指牛熊證街貨比持續高企一段時間﹐大市向下的機會大﹐反之亦然。”

背後牽涉到很複雜微妙的市場心理和機製﹐不去說它﹐但單就這個觀察而言﹐起碼在今年內是成立的。

然而﹐什麼是“高水平的街貨量”﹐又要持續多久才能對市場造成影響﹐也是很難定義的。

直觀地﹐我先想了一個定義﹐假設街貨比為5就是高﹐只要高於5﹐大市就是在危險區﹐就等於如同海嘯警告般﹐響起了警號。

然而﹐這個設想很快被推翻了﹐因為可以看到相反的例證﹐在今年1月2月的時候﹐街貨比處於2到3水平﹐但大市也是跌跌不休。

我又想﹐街貨比的絕對數值並不重要﹐它的變化趨勢才能反應市場心理。因為在不同的時段﹐市場的風險偏好不同﹐大戶部署時﹐貼價策略也會影響到街貨量﹐所以在不同時段的街貨量比較是沒有意義的。

但如果只是以變化率做考慮﹐會遇到一個技術問題﹐如果在大市單日波幅很大時﹐會殺掉一些牛/熊證﹐令街貨減少﹐而同時發行商又未能及時補上新的牛/熊證﹐這樣出來的變動率會很劇烈﹐但卻不能反映市場心理﹐有誤導性。

於是﹐我做了另一個設想﹕

規律2﹕

“如果恒指牛熊證街貨比的三天平均線上穿十天平均線﹐並停留在其之上﹐則大市向下的機會大於向上﹐反之亦然。"

背後的設想是這樣的﹕

首先﹐我們假想在一個固定的時間段之內﹐牛熊證街貨比應該是一個常數。在這個固定的時間段內﹐宏觀經濟﹐資金﹐風險偏好等條件應該是不變的﹐在這個不變的設定條件下﹐牛熊證街貨比應該反應的是純粹的對衝需要。

我們可以這樣理解﹐在這個固定的時間段內﹐任何實際牛熊證街貨比和上述比例的差異﹐反應的都是市場心理的變化。

由於牛熊證是衍生工具﹐變化得比較快﹐我們可以用十天平均線來假設這個“牛熊證街貨比常數”﹐只要當日街貨比高于此數﹐我們就可以說是過高﹐反之亦然。

然而﹐由於市場單日波幅也會影響街貨量﹐為了消除這個影響﹐不能用單日數據﹐而必須用三日平均數據來比較﹐這是假設了發行商會在原來的牛/熊證被殺掉後﹐最遲會在兩天內補回原來的發行量提供給市場。

當然﹐這個“XX天線穿XX天”的組合﹐是可以任意選擇的﹐可以是三天線配十天線﹐也可以五天線穿三十天線﹐如果有時間﹐可以每個組合都試﹐套入歷史數據來驗證﹐應該能找到最優的組合。

上述的推論過程﹐不知別人有什麼見解﹐或能否有更好的設想和建議﹖ 可以一起把整個理論框架充實。

牛熊 熊證 分析 理論 框架 基礎 量子 思想 花園
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挖土黨之五:從可穿戴設備到量子計算機——2020年的硅谷 郭荊璞

http://xueqiu.com/7571730629/25079607
分享一個郵件。本篇挖土黨之五受到了雪球大神@trustno1 的強烈影響,特此聲明,原文(《IT滾雪球》)更加精彩,原文主要討論的是在軟件和硬件領域如何實現長期增長,區分了坡的長度和雪夠不夠濕的問題,我關心的更多的是視覺極限對坡的長度的影響。可惜我始終不太明白科技股,就當是給大神畫圖了,嘿嘿,輕拍。
不過,我不是特別贊成轉向聽覺等領域的看法,我始終覺得,既然人是視覺動物,對視覺需求的挖掘,應該始終是第一位的,聽覺和語言需求,滿足的是解放雙手的舒適需求,是不能夠替代視覺需求的。

$微軟(MSFT)$ $英特爾(INTC)$ $英偉達(NVDA)$ $蘋果(AAPL)$ $谷歌(GOOG)$

這回挖土黨要從畫圖開始,關於畫圖的歷史,請參考各種沒有節操的 草甘膦請你從了巨化 系列。

不過這次畫的圖都是些響噹噹的科技股,請看:微軟與英特爾(Wintel)、英偉達(NVIDIA)、蘋果公司,曾經分別在5年中上漲7~12倍,其各自股價的頂峰,在2000(Wintel)、2007(NVIDIA)、2012(Apple)年,請記住這幾個日子,我們後面會講到。
查看原圖這背後起作用的是什麼力量呢?是摩爾定律和人類的視覺極限。

摩爾定律說的是:集成電路芯片上所集成的電路的數目,每隔18個月就翻一倍。其實質,是硅片工業提供的計算能力極限的增長速度。

按照摩爾定律,計算能力的提升是指數式的,這就造成了週期性的計算能力過剩,誰能夠消化這種過剩,誰就能站在浪潮之巔。

在微軟與Intel的時代,PC機大行其道,CPU主頻從80286時代的約5MHz上升到目前的3.6GHz。Wintel時代的轉折點在2000年,主頻的增長明顯滯後於晶體管數目的增長,即CPU主頻上升已經無法容納過剩的計算能力。

這之後,NVIDIA的GeForce系列圖形處理器,將電腦中處理圖像輸出的運算獨立出來,使顯卡減少了對CPU的依賴,極大地提升了顯示性能,也成為三維圖形處理的必需部件。NVIDIA圖形處理器的轉折點在2006年,其核心時鐘主頻的增長同樣開始滯後於晶體管數目的增長,即GPU主頻上升也已經無法容納過剩的計算能力。

NVIDIA的狀況啟示我們,人類視覺的極限是硬件無法容納過剩計算能力的根源。即一旦應用達到了人眼分辨的極限能力,就不再有超高速的增長前景了。

如果我們回顧2000年的PC可以發現,當時的Windows XP操作系統可以支持屏幕顯示1024×768分辨率,32位真彩色,這同樣接近了人眼對於靜態畫面的視覺極限,即便10年後,主流的分辨率不過1280×800,仍然是32位真彩色。在NVIDIA這裡,視覺的極限是對動態圖像的分辨極限,除此之外,並無不同。

左圖為Intel歷代CPU芯片的主頻,右圖為NVIDIA歷代GPU核心時鐘頻率,分別對比摩爾定律中的晶體管數目變化,轉折點分別出現在2000年和2006年,之後1年之內股價即出現歷史最高點。
查看原圖圖中的斜率代表了增長速度,在Wintel、NVIDIA輝煌的年代,他們的速度都與摩爾定律相匹配,在撞上了各自的視覺極限之牆之後都降了下來,蘋果呢?查看原圖蘋果復興終結的原因,到底是不是喬布斯的去世呢?我看不是,喬布斯即使在世也難以改變目前的局面,因為蘋果創造了自己的視覺極限,即視網膜屏(Retina顯示屏)。
查看原圖說到可穿戴設備,我最看好谷歌眼鏡,因為目前的開發者版本分辨率僅為640×360,未來的擴展空間極大,谷歌還有很長的海灘可以去衝浪。而蘋果的 iPad mini 和 iWatch 似乎走錯了方向,以Retina顯示屏的設計思路來看,越小的顯示器對計算能力的要求越低,蘋果的下一代產品,包括可穿戴設備都沒有利用過剩計算能力的潛力。

谷歌眼鏡對過剩計算能力的利用,將建立谷歌在未來5~10年增長的基礎。

谷歌眼鏡將可能拓展計算能力的應用,直到撞到自己的視覺極限。那麼為什麼視覺極限這麼重要呢?如果你問我,我會告訴你,人是視覺動物,視覺相關的神經佔大腦的比例,遠遠超過其他感官,甚至超過其他感官的總和。開發與視覺相關的可穿戴設備的前景,要遠遠好過其他設備

但我更想討論的是摩爾定律的終結,目前集成電路芯片上的電路寬度約為20納米,而量子力學預測的電路極限是5納米,當電路寬度低於5納米時,由於海森堡不確定性原理的作用,電子將溢出電路,瀰漫到電路之外的空間之中,使任何傳統的電子學原理都不再起作用。那時硅谷將失去存在的基礎。

那麼末日何時到來呢?

從20納米到5納米,蝕刻精度變為4倍,意味著單位面積上的晶體管會變為原來的16倍,按照摩爾定律,單位面積上的晶體管每18個月會變為原來的2倍,即需要:18個月× 4 = 72個月 = 6年。

也就是說,在2013+6=2019,即2020年之前,我們將迎來摩爾定律的終結,那一天硅谷將山崩地裂,江河倒流,因為那一天將是集成電路工業的末日。

6年,並不遙遠!

我們終將告別硅谷和摩爾定律的時代,迎來量子計算機的誕生。

計算機科學的根本在於2進制的數學,即建立在bit基礎上,非0即1的邏輯體系,每一個數據和每一次運算,每一個計算單元都要麼是0要麼是1,但量子計算機的每一個數位都在0和1的狀態之間,即由於「薛定諤的貓」,量子計算機的每一個計算單元,都處於0和1疊加的狀態。

第一個掌握量子計算機的國家,將會在8秒到22小時之內破解任何其他國家的軍用防火牆;80年代手持計算器芯片的計算能力超過了人類第一台計算機ENIAC,量子計算機出現之後,一台個人電腦的計算能力將超過目前造價數十億美元的超級計算機。

也許你會說,量子計算機還很遙遠,是一個幻想。那麼不要忘記,硅谷的極限在2020年,也就是說,6年之後如何量子計算機不能投入使用,硅谷就走到頭了。

不要低估科技的發展速度,2004年,維也納大學將量子隱形傳輸的紀錄(你沒看錯,就是星際迷航或者機器貓的任意門那種東西)提高到了600米,傳輸的是光粒子; 2006年,馬普所的科學家們將實體例子的信息傳輸了約0.5米,這也打破了量子傳輸只能用於光粒子的偏見; 2007年,澳大利亞科學家傳送了5000個銣原子……

2015年我們將可能看到傳輸第一個分子,未來甚至是DNA分子,量子傳輸的物理學基礎與量子計算機是互通的,量子傳輸的研究突破,就意味著我們離量子計算機的時代越來越近了。

anyway,我不是研究科技公司的,以上純屬一個熱愛挖掘歷史、清洗數據、畫出忽悠大家的圖表的不靠譜分析師的想像……
挖土 黨之 之五 從可 穿戴 設備 量子 計算機 計算 2020 年的 矽谷 郭荊 荊璞
PermaLink: https://articles.zkiz.com/?id=74672

SENSE隨筆150120讓人暈眩的量子力學

來源: http://www.tangsbookclub.com/2015/01/20/sense%e9%9a%a8%e7%ad%86150120%e8%ae%93%e4%ba%ba%e6%9a%88%e7%9c%a9%e7%9a%84%e9%87%8f%e5%ad%90%e5%8a%9b%e5%ad%b8/

SENSE隨筆150120
讓人暈眩的量子力學
執筆人:蟬

作為物理學門外漢,若非憑藉電影《星際啟示錄》介紹相對論和蟲洞理論,可能半輩子也不絲毫知道其內容。 相對論雖然是超過半世紀的科學成就,直到今天仍然是物理學的研究對象,但若要說到近代最具影響力的物理學理論,便不得不提「量子物理學Quantum Physics」了。

大家都知物理學的目的是觀察物理世界不同的現象,並嘗試找出現象之間的關係與規律。 然而量子物理學卻有點不同:它指出甚麼事不會發生,而非甚麼事必然會發生。*** 量子物理學源自一個看似簡單的問題:到底萬物是甚麼造成的?然而物理學家在追尋答案時,卻發現事情比想像中複雜得多。

生活中人們經常會問:這是甚麼物質做的?例如筷子是竹子做的,竹子是纖維做的,纖維是細胞組成的……一直追問下去,物理學家便告訴我們是分子molecule、原子atom,最後是亞原子粒子subatomic particle:“物質”就是一連串焦距以外的形態。 但在這個不斷把物質放大的過程中,科學家發現宇宙可能根本沒有最後的材料,如果硬要說的話,那就是能量energy。****

那亞原子粒子是能量做的嗎?答案卻是否定的:亞原子粒子就是能量本身。*** 量子物理學認為世界基本上只是躍動的能量,能量無處不在,以不同的形式交替展現。人們所謂的 “物質”是能量的一種形式,是能量生滅不息的一種形態。

這種禪味甚濃的說法始於物理學家尋找宇宙最小的積木開始。 他們的取徑很簡單:將物質不斷分解至最小塊為止。 舉例若要找出一個時鐘的結構,我們可以把時鐘不斷拆散,直至把每一個細小的零件也分解出來,直至不能再拆細為止。這便是粒子加速器的原理:將兩顆亞原子粒子加速互撞,撞擊所產生的碎片,便是它們的“質料”了。

這個極之合乎邏輯的實驗方法,其結果卻出乎意料,像美國物理學家David Finkelstein所笑言:粒子加速器實際就好像將兩座時鐘對撞,結果飛出來的不是齒輪和彈簧等零件,而是新的時鐘,有時還和原來的一樣大。

在撞擊的過程中,撞擊的粒子的確是碎了,但卻立即又組成了新的粒子,而這些新粒子都跟原來的一樣“基本”,質量往往又和原來一樣大。**** 物理學家發現,由於粒子在撞擊時除了質量外還有動能,粒子跑得越快,撞擊點上就有越多動能可以產生新的粒子。

那到底速度如何影響撞擊結果呢?物理學家講到粒子的質量時,一般是指靜止質量restmass,而其他質量則為相對論性質量relativistic mass。粒子的質量會隨著速度增加。
粒子在99%光速時質量比靜止時大7倍,但質量與速度的關係並非線性的,而是在99%光速以上時質量才會急速增加。

舉例一顆電子以0.99986光速運行,及以0.999999996的光速運行時,就速度增加的幅度來說其實微不足道, 差別相當於一部車以2小時跑一段路增速至1小時59分59秒跑完同一段路。但其質量變化卻不然:質量由靜止質量60倍增至1.18萬倍。所以粒子加速器應該叫做粒子增質器才對。

根據愛因斯坦的「質能二元論」E=mc2,質量是一種能量的形式,即存在的能量。運動中的粒子既有存在能量(質量),也有運動能量(動能)。兩種能量都可以在粒子碰撞時用來製造新的粒子。

對量子物理學家而言,質量其中一個最重要的應用是把粒子分成「輕子lepton」、「介子meson」和「重子baryon」。電子是眾粒子中最輕的,故亦用作粒子質量的單位。

說到這裡可能會令人有錯覺,以為量子物理學發展非常順遂,但事實並非如此。物理學家在利用粒子加速器實驗時,由於日常言語的限制,經常會說一些看似很蠢的說話。根據現時的量子物理學,物理學家相信:
1. 亞原子粒子並不是本身獨立存在的;
2. 亞原子粒子既有 “波特性wave properties”,也有 “粒子特性particle properties”,即所以「波粒二象性wave-particle duality」;
3. 亞原子粒子是 “場與場field互動”的呈現。

當中第3點來自「量子場論Quantum Field Theory」(QFT),QFT假設“物質本質上無實體”,真正真實的只有“場”,場並不是物質,物質如粒子只是場與場互動時瞬間的呈現。 場才是宇宙間唯一真正的事物,但它卻無法捉摸,並無實體。場的互動是瞬間而狹小的,互動時看起來像粒子。

量子場論雖不是完整的理論,但卻極具解釋力。 物理學家依然把粒子撞擊實驗中的粒子看成獨立的存在,仿彿粒子就像棒球在鏡頭前飛過一樣地去處理。 這種以古典物理學語言去描述量子力學的情況,只是量子物理學家面對的眾多難題之一。然而這種奇怪的研究狀況,卻在過去四十多年內成功發現了一百多種粒子。***

參考:
《像物理學家一樣思考The Dancing Wu Li Master》(1979) Gary Zukav

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SENSE 隨筆 150120 讓人 暈眩 量子 力學
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量子通信起跑

2015-02-02  NCW  
 

 

關鍵詞是超級安全 ;京滬城域網即將建成,兩地幹線在望;首顆

量子科學實驗衛星將上天

◎ 財新記者 于達維|文在手機、互聯網之後,人類的通信還能有什麼創新?量子通信無疑是答案之一。

量子通信是指利用量子力學效應輔 助信息傳遞的一種新型通信方式。關於量子通信的傳言已經夠多,最吸引人的傳言是量子通信快到可以超越光速,甚至能瞬時將人由A地傳送至B地,近乎時空穿越。

現實沒有這麼玄乎,量子通信不可能真的超光速,但其優勢足以讓人類孜孜以求 :通信更快,更加安全。信息安全是人類的剛需,量子通信理論上具有“無懈可擊” “無條件安全”的優勢,在軍事、金融和個人私密方面意義重大。

包括美國、日本和中國在內的多個國家,正在競逐這一開啓未來的技術。

與公衆一般認為的此技術還處於實驗室階段不同,量子通信近年已初步走出實驗室,開始商用。

2004年,世界上第一個量子密碼通信網絡在美國劍橋城正式運行。目前美國正試圖建立上千公里的量子通信線路,未來還想建立起總長超過1萬公里的環美國量子通信網絡。

鮮為人知的是,與許多前沿技術中國處於落後狀態不同,在量子通信領域,中國處於世界領先位置。中國已斥巨資在部分城市建立量子通信網,並且正在修建上千公里的量子通信“京滬幹線” ,2016年還要發射量子通信衛星。

量子通信的科學基礎是量子力學。

從20世紀開始,量子力學就開始改變世界。20世紀,量子力學被應用于物質科學和能源科學,產生了代表當代文明社會的諸多高科技成果,如核能、半導體、激光等。科學家預計,21世紀量子力學將被應用于信息科學,將導致量子通信、量子計算等誕生,為人類提供絕對安全的信息傳輸方式和超越經典極限的超高速計算能力。

不過,夢想與現實距離尚遠——雖然中國現在的量子通信手段、技術乃至產業化進程已經走在世界前列,但是不管是中國科學家還是國外同行所言的量子通信,並不是傳統意義上的對數據進行直接通信,而主要是給傳統的數據通信加上量子密鑰作為安全堡壘。

“現在我們能夠做到的,還只是一種加密手段,距離真正稱為‘通信’還有些遙遠,其理論上不可攻擊的特性,在現實中也受到一定的限制。 ”一位受訪學者指出。

有科學家比喻,目前的量子通信,相當于手機時代的“大哥大”階段。顯然,要使量子通信在傳輸容量上與經典通信可比擬,仍有較長的路要走。

“愛因斯坦的幽靈”

在通信技術如此發達的今天,各國間涉及政治外交、軍事安全的大部分機密信件和物品,仍然通過最傳統的方式——外交信使來傳遞。為什麼?

原因很簡單——即便是再高級的保密通信,只要是通過當前的電話線、無線電、光纖等手段,都會面臨被破譯和竊聽的可能。以計算複雜性為基礎的經典密碼,在越來越強大的計算能力面前,總有一天會不值一提。

量子通信則完全不同。以物理定律為基礎的量子密碼的安全性,在理論上是無懈可擊的。量子通信是目前惟一被人類證明絕對安全的保密通信方法。美國《商業周刊》曾把它列在改變人們未來生活十大發明的第三位。

除了可用于保密通信,量子密碼還 可以對使用到的個人資料進行保密。或者進行信息認證,用來證明某一信息來自某人或某處而未被改動。

量子(quantum)是現代物理的重要概念,指不可分割的基本能量單元。

1900年,普朗克利用一份份量子概念,打破經典物理中能量連續分佈的觀念,解決了困擾物理學界多年的黑體輻射問題。這被公認為量子力學誕生的標誌。

在普朗克作出這一大膽假設之後出生的海森堡,又提出了“測不准”原理,量子力學由此確立。

愛因斯坦利用量子學說成功解釋了光電效應,並獲得了諾貝爾獎,但他本人對量子力學充滿疑慮。 “上帝不擲骰子” ,是他對於量子力學中一個粒子可以同時擁有多種狀態最直接的反擊。

為了說明量子力學理論的不完備性,愛因斯坦甚至發表了一篇論文,指出如果量子力學理論成立,則可能存在一個所謂糾纏狀態,即同一來源的兩個量子無論距離多遠,其中一個狀態的變化會導致另一個狀態的變化,那麼這兩個粒子之間就存在著一種超光速的聯繫。愛因斯坦稱這種聯繫為幽靈式相互作用(spooky action in a distance) ,與相對論是矛盾的。

愛因斯坦原本認為不可能存在的“幽靈” ,在多年後被科學家嚴密的實驗所證明。1980年,法國物理學家阿蘭·阿斯佩克特(Alan Aspect) ,首次用實驗證實了這一現象,阿斯佩克特因此被授予2010年沃爾夫物理學獎。

這種現象被稱為“非定域性” 。在過去30餘年中,這一現象在世界各地的實驗室里被大量地研究。在這些研究中發展起來的對單個量子狀態和多個量子之間的相互作用的主動調控技術,使得科學家意識到人類有能力發展一種利用量子特性突破經典極限的安全信息傳輸技術,即量子密鑰分發。

首先想到將量子力學用于密碼的是美國哥倫比亞大學的斯蒂芬· 威斯納(Stephen Wiesner) 。他基於“測不准原理” ,在1970年提出用量子編碼製造不可偽造的電子鈔票。但方案需要能長時間保存單量子態,被學界認為不大現實。

美國 IBM 公司沃森實驗室的查爾斯· 本內特(Charles Bennett)和加拿大蒙特利爾大學的吉利斯 · 佈雷薩德(Gilles Brassard)受到威斯納的啟發,認識到單量子雖不好保存但可用于傳輸信息。他們在1984年提出了利用單光子偏振態編碼傳送密鑰信息的量子密碼協 議。此協議目前被稱為BB84協議。

1992年,本內特又提出一種與BB84協議類似、更簡單但效率減半的方案, 即 B92協議。這兩個協議,都是由 A 向 B 發射一系列不同偏振態的光子,B 對其進行隨機測量,然後選取符合 A 要求的測量結果作為密碼。在驗證 密碼的過程中,如果存在竊聽行為,可以從測量結果的錯誤率中發現。

更為玄妙的基於雙量子糾纏態實現量子密碼協議,由阿瑟· 厄克特(Artur Ekert)于1991年提出,被稱為 EPR 協 議。通過糾纏量子系統的非定域性來傳 遞量子信息,A 和 B 雙方各自對糾纏量子進行隨機測量,然後選取測量方式相同的時候得到的結果作為密碼。

1993年,本內特等六位科學家提出了量子隱形傳態的設想,即利用糾纏粒子對遠程關聯,以糾纏粒子為信號載體對信號進行傳輸、調制與解調,將某個粒子的未知量子態傳送給遠處的另一個粒子,使該粒子處在這個未知量子態上。

這一設想被公認為是量子通信的基礎。

之所以說量子通信不可破譯,是基於“海森堡測不准原理”和“單量子不可複制定理” ,前者是指在同一時刻以相同精度測定量子的位置與動量是不可能的,後者是指在不知道量子狀態的情況下複制單個量子是不可能的。這就保證了任何竊聽者都無法在不改變密鑰狀 態的前提下截取或者複制密鑰信息。

清華大學物理系教授龍桂魯對財新記者說,量子密鑰分發是相對容易實現的量子通信方式,其要求的操控技術比較簡單,只需要一兩個量子比特即可以。

中國量子起跑

中國在量子通信領域之所以全球領先,與中國科學院院士、中國科學技術大學(下稱中科大)教授潘建偉有關。

1989年,本內特等人在 IBM 成功研製出世界上第一台量子密鑰分發的原型樣機,但是它的工作距離僅為32厘米。

此後,英國、瑞士、瑞典、日本、美國等國的科學家,逐步將量子密碼在光纖中傳輸的距離推進到幾十甚至上百公里,並嘗試在自由空間中進行傳遞並取得成功。

1997年,當時在奧地利留學的潘建偉與奧地利物理學家安東 · 賽林格(Anton Zeilinger)等人合作,首次實現了“量子態的隱形傳輸” ,這是國際上首次在實驗中成功地將一個量子態從甲地的光子傳送到乙地的光子上。

他們的論文轟動了學術界和新聞界,同倫琴發現 X 射線、愛因斯坦建立相對論等論文共同被《自然》評為20世紀最有影響的21篇經典論文之一。

2001年,潘建偉回到中國,到中科大任教,並開始在母校中科大組建量子信息實驗室。經過近十年來在人才、設備、軟件等方面的探索與積累,潘建偉團隊的實驗室目前已躋身為國際量子信息研究最前沿的三個實驗室之一。

2004年,潘建偉、楊濤等人發表論文“五光子糾纏和終端開放的量子態隱 形傳輸” 。研究成果入選歐洲物理學會和美國物理學會的年度十大進展。

2009年,潘建偉的研究組與清華大學合作,在北京八達嶺與河北懷來之間成功實現了世界上最遠距離的量子態隱 形傳輸,16公里的距離相當于此前世界記錄的27倍。

當年10月1日,在建國60周年國慶閱兵期間,潘建偉團隊在關鍵節點間構建量子通信熱線,用于重要信息傳送保障。潘建偉曾經透露,2009年大閱兵的通信量不少于一場戰役,在當時使中國成為第一個將這種技術實用化的國家。

“中國完全有能力在一場局部戰爭中充分使用量子通信,未來的發展方向是利用量子中繼衛星實現覆蓋全軍的量子通信指揮。 ”潘建偉說。

美國《時代》周刊曾經報道稱,中國科學家在量子通信研究上創造了世界記錄,解放軍能在瞬間傳送軍事信息而不被破壞或攔截。通過這項保密力度極強的科技應用,能大幅度提高解放軍的指揮和控制能力,使得中國在信息戰方面的能力超越美軍。

2012年2月17日, 耗 資6000萬 元、歷時18個月建設的“合肥城域量子通信試驗示範網”完成。這個由潘建偉團隊設計的示範網有46個節點,網絡覆蓋合肥主城區,連接40組“量子電話”用戶和16組“量子視頻”用戶。主要用戶為對信息安全要求較高的政府機關、金融機構、醫療機構、軍工企業及科研院所。

2014年3月投入使用的濟南量子通信試驗網,也由潘建偉團隊完成。與合肥網的不同在於,濟南網是面向用戶日常應用的,希望更加貼合不同使用單位的要求。濟南量子網絡有90多家用戶單位,可以通過網絡內量子通信集控站和終端,實現安全的語音和視頻通信、安全的文件傳真以及安全的數據傳輸。

此外,潘建偉的團隊還幫助新華社在新聞大廈和金融信息交易所之間建立金融信息量子通信驗證網。在中共十八大等重要政治活動期間,他們在中南海、京西賓館、人民大會堂之間建立的基於量子通信的高安全通信保障系統,也發揮了信息安全保障的作用。

2013年,中科院聯合相關部門啓動了上千公里的光纖量子通信骨幹網工程“京滬幹線”項目,建設連接北京、上海的高可信、可擴展、軍民融合的廣域光纖量子通信網絡。潘建偉出任該項目首席科學家。

潘建偉告訴財新記者,目前,將實用化的量子密鑰分發技術與現有密碼體系、數據通信技術、一次一密加密方式等相結合,構成量子保密通信技術;該技術通過量子密鑰分發在兩地間共享量子密鑰,所共享的量子密鑰用于加解密所要傳輸的信息,可實現兩地間信息的高安全保密傳輸,遠超現有通信技術所能提供的安全性。

北京市、上海市城域量子通信網將于2015年建成。加上已經建成的合肥、濟南城域量子通信網,預計到2016年就可以實現京滬廣域量子保密通信。這將 為政府和金融機構提供最高安全等級的通信保障。

量子衛星計劃

在近日召開的“量子信息、量子計算和量子測量學科發展戰略院士論壇”上,“量子科學實驗衛星”工程常務副總師、中科院上海分院副院長王建宇透露,由中國完全自主研發的世界首顆“量子科學實驗衛星”現已完成關鍵部件的研製與交付,衛星有望先于歐美在2016年左右發射,在軌設計壽命為兩年。

潘建偉指出,基於在中國青海湖等地進行的多項成功實驗,中國量子科學實驗衛星的主要技術攻關已經完成,目前正在進行建造衛星的工作,項目整體穩步推進。

此量子科學實驗衛星的目標是實現高速星地量子密鑰分發,實現北京和烏魯木齊之間的量子保密通信,實現星地量子糾纏分發,並且計劃在德令哈和麗江之間實現距離遠達1200公里的大尺度量子非定域性檢驗,還將在衛星和阿里之間實現星地量子隱形傳態。

潘建偉透露,中國將在2016年首顆衛星發射成功後,發射多顆衛星,到2020年實現亞洲與歐洲的洲際量子密鑰分發, 屆時聯接亞洲與歐洲的洲際量子通信網也將建成。到2030年左右,則將 建成全球化的廣域量子通信網絡。

在他看來,現在迫切需要解決的是量子存儲、量子中繼問題,這樣量子密鑰分發就可以傳送得更遠,就可以全球化。 “現在大家在各顯神通,真正實用化還需要10年-20年的時間。 ”在潘建偉看來,在完美的量子中繼出現之前,衛星是實現遠程量子通信的一個很好的解決方案,能實現幾千公里之間的量子密鑰分發。量子信號在從衛星傳輸到地面過程中的衰減,大概相當于在地面10公里的傳輸距離,安全性可以得到足夠的保證。

衛星量子通信不可避免地會受到天氣條件的影響。他說,只能保證在晴天可以工作,但是密鑰也可以存一段時間,天氣不好的時候數據傳不下來,天氣好的時候就多送一點。對於重要的部門,這個碼率已經足夠。

潘建偉認為,從長遠看,量子通信還是要用量子中繼,包括探索如何可以利用不受天氣影響的遠紅外進行通信,這需要發展新的探測器。

為推進量子通信產業化,中科大發起組建了兩家公司,分別是安徽量子通信有限公司(下稱安徽量通) 、安徽問天量子科技有限公司(下稱問天量子) 。

安徽量通是中科大在2009年發起組建的,基於潘建偉團隊的技術,目前這家公司是中國最大的量子通信設備製造商和系統服務供應商。2014年9月14日,安徽量通曾經對外表示,已經可以量產商用量子密碼機。

安徽量通總經理趙勇對財新記者說,合肥、濟南的城域量子通信網,以及即將建成的京滬幹線,均使用了最可靠的技術。其他密碼技術在理論上就是不完全的,量子密碼則是越來越安全。

成立于蕪湖的問天量子,其技術基於郭光燦團隊,2009年在蕪湖建成了世界上第一個“量子政務網” 。

趙勇指出,已有的量子通信方式,都需要經典信道的輔助,這是對於經典通信方式的補充,讓經典通信方式更加安全,而不是取代後者。

他透露,目前他們在北京、上海建設的量子通信網絡,主要針對於金融系統、政務系統。 “團隊跟很多領域做了接觸,對方認為我們確實解決了他們很長時間想解決的問題,即數據傳輸過程中的安全性。當然,他們也希望我們的技術更加成熟,門檻、標準都制定好,現在都是做試點。 ”

全球量子賽跑

中國並非惟一開展遠距離實用化量子通信網絡建設的國家。

上世紀末,美國政府便將量子信息列為“保持國家競爭力”計劃的重點支持課題。隸屬於美國政府的美國國家標準與技術研究所(NIST)更將量子信息作為三個重點研究方向之一。加州理工大學、麻省理工學院和南加州大學聯合成立了量子信息與計算研究所,直接歸美國軍隊研究部門管轄。

1999年,美國洛斯· 阿拉莫斯國家實驗室就實現了500米的量子密碼自由空間傳輸。2003年,美國國防部高級研究計劃署又領銜建設了量子通信技術試 驗網絡。

2004年6月3日,世界上第一個量子密碼通信網絡在美國馬薩諸塞州劍橋城正式投入運行。主持這套網絡建設的是美國 BBN 技術公司,這個量子密碼通信網絡實現了該公司與哈佛大學之間的連接,且很快就延伸至波士頓大學。網絡傳輸距離約為10公里。

2006年,洛斯· 阿拉莫斯國家實驗室實現了超過100公里的量子保密通信實驗。

2009年,美國政府發佈信息科學白皮書,明確要求各科研機構協調開展量子信息技術研究。同年,美國相關機構不僅及時地建成了城域量子通信演示網,還取得了量子存儲和波動研究的新突破。2011年,美國國家標準與技術研究所的科學家更是獲得了單量子位處理量子信息的最新系列成果。

目前美國也已經著手建立長達千公里的量子通信線路,進一步計劃是在此基礎上建立起連接美國主要城市、總長超過1萬公里的環美國量子通信網絡。

早在2000年,日本郵政省就將量子通信技術作為一項國家級高技術列入開發計劃,主要致力于研究光量子密碼及光量子信息傳輸技術。日本的一些著名大公司和高校,始終在研發量子通信的高端技術與系統。

這些企業和高校包括NTT、NEC、松下電器、日立、東芝等公司和東京大學、玉川大學等高校。2010年,日本量子 ICT集團與多家電氣、電機、電信電話公司合作,在超高速寬帶網絡上採用量子密碼技術,實現了不能竊密的多點電視會議系統,並開始投入試運行。

日本顯著的特點,是吸引了各大電子工業巨頭的參與,它們持續不斷研發更穩定的光源和更精密的探測器,讓量子通信在實際運用中所實現的傳輸距離和持續時間逐年提升。日本計劃在2020 年 -2030年間建成絕對安全保密的高速量子通信網,從而實現通信技術應用上的質的飛躍。

歐盟的“歐洲量子科學技術”計劃以及“歐洲量子信息處理與通信”計劃,是歐盟繼歐洲核子中心和航天技術採取國際合作之後,又一針對重大科技問題 的大規模國際合作。1993年至2011年,英國、瑞士、奧地利、德國、法國、瑞典等國的科學家曾連續創造量子密鑰分發、量子密碼通信、太空傳輸量子信息及量子信息存儲等一系列根本性突破。

歐洲科學家們曾經提出,送一個量子通信實驗設備到國際空間站上去,這樣就可以比中國更快速和更便宜地實現太空量子通信,但是這個計劃尚未得到歐盟的認可。

該不該叫通信

當然,相對於可以傳遞文件、語音、視頻的經典通信方式,目前科學家所說的量子通信,還主要是一種傳輸密鑰的方式,在數據傳輸容量上與經典通信相比還有較大的差距。由此,全球學界對量子通信存在一些爭議聲音,比如量子密鑰傳輸能不能稱為量子通信。

對此,潘建偉指出,國際上把量子隱形傳態、量子糾纏交換和量子密鑰分發等幾種技術統稱為量子通信(Quantum Communication) 。 量 子 通信並非狹義化的概念,是指用量子態來 傳遞信息,所傳遞的信息可以是經典信息,也可以是量子信息。

盡管潘建偉如此解釋,但爭議仍存。

中科大量子信息重點實驗室主任郭光燦院士對財新記者表示: “通信一定要有內容。合肥的網絡,濟南的網絡,所實現的都是量子密鑰分發,說成是量子通信是不夠準確的。 ”清華大學電子工程系教授黃翊東則對財新記者表示,即便是中國即將發射的量子通信實驗衛星也是用來傳輸密鑰,不是傳輸大容量數據,而是解決保密問題。

在2012年由中國科協組織的一次研討會上,中科大量子實驗室副主任韓正甫也表示,量子通信和量子密碼完全不是一回事,量子密碼本身是密碼,而通信是有信息的。

當時北京大學電子學系副主任郭弘教授也表示, “現在看來量子通信也不是太好的一個詞,因為我們既然說量子通信,總是跟現有的通信比較,也許它跟我們現在所說的、大家所理解的通信之間還有很大的差別。 ”一位從事量子密碼研究的專家對財 新記者說,根據信息論創始人香農的定義,信息是把不確定的東西確定下來的內容,確定一件事就是一個比特,而密碼就是隨機數。當然,沒有信息量的密碼也有一定的用處,但叫做量子通信非常勉強。

他舉例說,他曾經以量子密碼通信的題目申請國家自然科學基金,但是基金委信息學部的領導,就不認這個賬。

該領導曾說,明明就是量子密碼,為什麼叫通信。

對於種種爭議,潘建偉認為,目前量子通信的技術優勢主要體現在安全性方面,不以傳輸容量為其特點,今後有可能通過容錯編碼、密集編碼等技術研究的突破實現傳輸容量的提高。

潘建偉說,量子通信主要包括兩方面內容,量子密鑰分發和量子隱形傳態。

量子密鑰分發克服了經典加密技術內在的安全隱患,是迄今為止惟一被嚴格證明是無條件安全的通信方式。而量子隱形傳態能實現物質全部信息的快速轉移和異地重構,在未來的遠距離量子通信以及分佈式量子計算中具有至關重要的作用。

不可能超光速

許多關於量子通信的新聞報道中,描繪過這樣一個圖景: 如果人們要實現文本、語音甚至圖像的量子通信,只需讓其利用量子糾纏就能瞬間傳遞,即超光速通信。實際上,這是一個誤區。

2014年5月, 《科學》雜誌發表的一篇論文,體現了通過量子糾纏傳遞信息的可能性。荷蘭代爾夫特理工大學羅納 德· 漢森(Ronald Hanson)等人的這篇文章中說,他們在國際上首次以一種可靠的方式實現了利用量子糾纏傳輸數據,雖然這個數據只有一個量子比特,傳輸的距離也只有3米。

他們把兩個糾纏的電子分別放在一個人工鑽石中氮原子取代碳原子構成的微型巢穴中,然後改變其中一個電子的自旋方向,這時候另一個電子的自旋方向也立刻改變了。目前,他們正在嘗試 把傳輸距離增加到1300米。

漢森教授說,他們方法的特點就是100% 有效,信息總是能夠保證到達目的地,而且是100%準確的。

這種量子糾纏所導致的兩粒子間的量子關聯,體現了一種“超光速通信”的可能性。但是,國際量子學界公認的事實是,單單只有體現量子態塌縮超光速的量子糾纏不可能以超光速的方式傳遞有效的信息,因為必須借助普通信道的協助方能真正通信。量子通信的優勢不在於即時,而在於其可以探知可能的被第三方竊聽的保密性。

潘建偉教授的啟蒙導師、奧地利維也納大學教授安東· 賽林格告訴財新記者,在量子隱形傳態過程中,必然涉及經典信息傳送,這也是信息被加密和解碼所必需的過程,量子密鑰分發可以在兩個站點之間建立隨機密碼,但密碼傳 遞過程需通過經典信道實現並受到光速限制。但未來在量子計算機內部,量子信息的交換可能不受光速限制。

北京計算科學研究中心量子光學與量子信息實驗室游建強教授告訴財新記者,很多人要轟動效應,強調超光速通信,這在科學上是不准確的, “完全通過量子糾纏,不可能傳遞所有的信號,糾纏是一個物理現象,不可能加載全部的信息。 ”中科大一位資深量子密碼專家告訴財新記者,超光速通信,從理論上說就是錯的。

他說,目前所謂的量子通信,不論是量子直接通信、量子密鑰分發還是隱形傳態,都要借助經典信道的輔助。早期,有人相信超光速通信,但是後來逐漸認識到,單獨用量子糾纏不能把全部信息傳遞過去,之前之所以有這個想法,可以說是對於愛因斯坦關於光速不變的假設的理解沒有完全到位。

潘建偉說,量子通信無論採取何種方式實現,都必不可少地需要經典通信技術的參與,因此並不存在所謂“超光速通信”一說。

不替代傳統通信

關於量子通信的又一個謎團,是它會不會顛覆甚至取代傳統的經典通信。科學家對此也給出否定的答案。

量子隱形傳態論文的六位作者之一、以色列理工學院物理系教授阿瑟·佩雷斯(Asher Peres)曾經在一篇回顧文章中說,在經典的 BB84協議中,需要通過光纖信道傳送一個量子比特,通過公開的經典信道傳送兩個經典比特,才能成功生成一個密鑰,在量子隱形傳態 過程中,需要一對糾纏粒子、一個量子比特和兩個經典比特。

他說,沒有經典信道的輔助,傳送的信息就是不完整的,但是如此一來就不能叫做量子隱形傳輸,也不會引起如此巨大的轟動。 “一個記者曾經問我,有沒有可能既傳送人的身體又傳送人的靈魂?我的回答是,只能傳送靈魂。 ”對於量子隱形傳態本身,國際學術界仍然存在爭議。

諾貝爾獎獲得者默里· 蓋爾曼(Murray Gell-Mann)就曾經說, “在新聞媒體和各種書籍中傳播著的主要歪曲在於暗指甚至明言,測量一個光子的偏振(圓偏振的或平面偏振的)會莫名其妙地影響另一個光子。實際上,這種測量並不會產生任何從一個光子傳到另一個光子的物理影響。 ”諾獎得主史蒂文· 溫伯格(Steven Weinberg)說 : “量子力學中糾纏的存在自然產生一個問題,在糾纏體系的一個部分上的測量是否可用于將消息發送到另一部分上,而不受有限光速設置的限制。不,不能被利用。 ”無論是量子密鑰分發還是量子隱形傳態,都需要經典信道的傳輸,也就是說量子通信不會完全替代現有的通信技術,量子通信網絡實際上是量子網絡和傳統信息傳輸網絡的結合。

正是量子密碼通信的特殊性,決定了它應該被應用到保密等級比較高的軍事、政治、金融等重點領域,而不是刻意與經典通信競爭。

一位量子密碼專家告訴財新記者,現在量子通信能夠做到的只有量子密碼,但是量子密碼牽涉國家的安全,因此非常重要。 “但是在日常老百姓生活中有多重要,還是要打一個問號。 ”在2012年的一次研討會上,清華大學教授王向斌表示,量子密鑰分發的實際產業化應用應該著眼于未來並注重定位,重點發展局域性的重點需求網絡,而不是強調現有網絡一樣的廣泛性和高功能效率。

在這次會議上,武漢郵電科學研究院總工程師、光纖通信技術和網絡國家重點實驗室主任余少華也指出,量子通信不會完全替代現有的通信技術,實際的量子通信中,量子通信與現有通信的融合是一個相互取長補短的過程。

量子安全戰爭

可以說,量子通信技術基於量子物理學的基本原理,克服了經典加密技術內在的安全隱患,是迄今為止惟一被嚴格證明是無條件安全的通信方式。但是,沒有任何事物是完美的,即便是在理論上完美無缺的量子通信。

在2008年,就有瑞典和挪威學者分別指出量子通信體系的漏洞。雖然這些並不是量子密碼原理的不完滿,而是系統的不適應,卻也讓人們對未來的量子通信體系留有一絲不確定。

龍桂魯教授說,量子通信從原理上可以保證安全,但實際上由於器件、單光子發射、探測等方面的缺陷,出現了種種攻擊手段。改善器件有一個過程,每一個階段有一定的發展水平。

問題主要出在器件上。雖然量子密鑰分發在理論上具有無條件安全性,但在現實條件下很難實現,導致現實的系統可能存在各種各樣的隱患。其中最主要的原因,是找不到理想的單光子光源,只能靠弱相干激光脈衝的衰減實現。

潘建偉介紹,2005年前,所有的基於弱相干脈衝的實驗都存在安全漏洞。

雖然英國、日本和中國都做到了100公里以上的量子密鑰分發,因為無法保證產生單光子,即便是在理想情況下,安全通信距離也只有10公里量級,且成碼率極低,不具有實用價值。

2003年,韓國學者黃元英使用弱相干激光的衰竭代替單光子光源的誘騙 態方案。此後,清華大學物理系教授王向斌和加拿大多倫多大學羅開廣研究小組,對這一方案分別做出重要的改進與發展,使得該方法能夠立即適用于現有成熟技術,獲得絕對安全的通信密碼。

此後,潘建偉團隊和美國洛斯· 阿拉莫斯實驗室在2007年幾乎同時實現了超過100公里的絕對安全的光纖誘騙態 量子密鑰分發。

在成功解決了非理想單光子源帶來 的安全性漏洞後,探測器的不完美性又成為“量子黑客”的主要攻擊點。國際上多個小組提出了“時間位移攻擊” “死時間攻擊”和“強光致盲攻擊”等針對 探測系統的攻擊方案。

“我們擺脫了不完美的光源,又受制于不完美的探測器。 ”潘建偉說。

2012年,羅開廣提出了與探測器無關的量子密鑰分發方案,然後潘建偉的團隊在第一時間實現了這一方案。這樣,現在的通信手段跟光源和探測器都是無關的,可以說是沒有漏洞了。

潘建偉說,因為 BB84協議需要完美的單光子,所以現在他們的方案相當于變種的 BB84協議,而羅開廣的方案又解決了探測器的問題,所以說到目前為止看起來就比較安全了,理論上看起來是比較完善的系統,比較令人滿意,但是技術上也很難說,可能某個地方細節上出一些問題。

量子通信可以說是相對最安全的,但任何事情都不是絕對的,有矛就有盾。

一方面,有“量子非克隆原理”;另一方面,有實現近似量子克隆的“量子克隆機” 。比如,在信道中將部分量子態截獲下來,這就是量子克隆機對量子密鑰分發的攻擊。

前述來自中科大的量子密碼專家指出,現在量子密碼的協議安全性能夠得到足夠的保證,只要設備是嚴格執行協議的就能保證安全。但是,要嚴格執行協議,設備有許多地方需要控制,沒法做絕對沒有問題的保證,只能說做到完美無缺就絕對安全,但實際上只能是近似的安全。

“量子的東西來對付傳統的方法,比較有優勢,但是新的攻擊總會出現,有量子的防守,也會有量子的攻擊。 ”他說,我們的安全手段在升級,敵人的攻擊手段也在升級,也產生了更多攻擊量子密碼的方法,戰爭還是戰爭,只是戰場發生了改變,所用的武器,攻擊的方法,要量子層面去打,傳統的方法還是有效,但是會開闢一些新的戰場,在這個戰場上,誰也沒有經驗。

“不要炒作量子通信”

賽林格教授說,目前對於量子通信發展的主要困難在於傳輸距離和效率,利用衛星和或量子中繼可以克服距離上的困難,這不僅對於建立全球網絡非常重要,對於發展新的技術也非常重要,但是傳輸效率的問題需要更好的糾纏源和更好的探測器,這需要更多技術上的進步。

但是,對於量子加密手段的實際安全性如何,仍有待更實在的證明。潘建偉則表示,目前在真實的量子通信系統中,系統遠遠比攻擊者強大,科學家假定竊聽者具有物理學原理所允許的所有能力,其實現實中可能性不大。

那麼,如果攻擊者真有這樣的能力怎麼辦?他說,團隊計劃請各種專家來攻擊,也許這是證明安全性的最好方法。

甚至會進行懸賞,誰能攻破就給他獎金。

“看人能否從理論上攻擊成功,我們據此對方案進行修改。京滬幹線做好之後,會評測和對抗。 ”他說。

財新記者採訪了多位專家,他們多用手機時代的“大哥大”來形容目前量子通信的發展水平。在他們看來,量子通信可以說基本上到了可用的階段,現在的應用還比較初級,以後的方向就是如何在更廣泛的領域取得大規模應用。

“剛有‘大哥大’的時候,我們就覺得很神奇但沒什麼用途,但今天的手機已經變成很普通的生活必需品,需要一個過程。 ”一位專家說。

最近股票市場比較火爆,甚至出現了量子通信概念股,但是也有清醒的人士認為,這只是一種望梅止渴式的炒作。

量子通信並沒有到能夠為上市公司創造價值的時候。

在潘建偉看來,這一現象反映了市場對量子通信技術的渴望和認可,說明量子通信具有顯而易見的戰略價值。然而, “量子通信能夠為上市公司創造價值”這一說法不妥,應該是通過市場機制、股市途徑等,將更多的社會資源用于支持量子通信技術的發展,使量子通信技術能夠更好地給予社會回報。

目前實用化的量子通信技術會對光電製造、通訊裝備製造、光通信,密碼和信息安全,基礎軟件和應用軟件等傳統信息技術產業起到提升作用。隨著更系統的量子信息技術的突破、成熟和發展,更廣泛的新興信息技術產業有望形成和快速壯大。

潘建偉指出,目前,國內的上市公司中沒有一家是真正從事量子通信技術研發和服務的,希望市場不要炒作這些概念股,而是去關注量子通信真正的發展情況。

量子 通信 起跑
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量子通信的「矛」「盾」之爭

http://www.xcf.cn/newfortune/qianyan/201503/t20150326_734364.htm
作為絕對保密安全的通信措施,量子通信的作用不僅在於提供新的信息傳輸方式,更重要的意義在於防範尚在研製中的量子計算機。歐美走在了具有進攻性的量子計算領域前列,而中國則在防禦性質的量子通信上處於第一梯隊。未來誰將率先實現技術的完全突破? 陶娟/文

  量子力學和相對論被稱為現代物理最基本的兩大支柱,儘管量子理論十分高深,但人們還是在應用上取得了不錯的進展。從計算機到洗衣機,從移動電話到核武器,日常生活的種種都與高大上的量子力學有著千絲萬縷的關聯,可以說量子力學推動和造就了現代社會。

  量子通信,是最新令人心醉神迷的應用之一。2013年6月1日,世界頂尖科學刊物《自然》子刊《光子學》以封面論文的形式,刊登了由中國科學技術大學和清華大學聯合小組完成的一項實驗結果:在八達嶺和16公里之外的張家口市懷來縣之間,成功實現了自由空間的量子態隱形傳輸。2015年2月,中國工商銀行宣佈成功應用量子通信技術,實現了該行北京分行電子檔案信息在同城間的加密傳輸。

  神奇的量子糾纏效應

  即使在物理界,量子理論也是一場「不情願的革命」。「第一次聽說量子理論而沒有被嚇呆的人,是不可能理解這個理論的」,1922年諾貝爾物理學獎得主玻爾(Niels Bohr)如此說道。

  量子被認為不可再分,是最小的能量單位。在量子世界裡,存在一種奇妙的量子「糾纏」運動狀態。共同來源的兩個量子,當其中一個狀態發生變化時,另一個無論距離有多遠,也會發生相應的變化。通俗點來說,它們彼此間存在「心靈感應」。利用量子糾纏效應進行信息傳遞的新型通信方式,即量子通信。

  量子的另一神奇之處在於「觀測」會干擾它的狀態,借用那個著名的「薛定諤的貓」比喻,在開啟盒子的那一瞬間,貓的狀態還是既生又死,不生不死(宏觀上讓人完全無法接受的狀態),只有開啟了盒子,當你觀測這隻貓時,它的狀態才會塌陷成生或死,這使得科學家們得以構建量子密碼的概念。此外,量子態還具備不可克隆的性質,一個量子信息不能克隆成兩個一模一樣的量子信息。

  這些奇妙的量子特性,使得量子通信被認為是絕對安全的通訊手段。當竊聽者試圖攔截或者複製量子比特攜帶的信息時,量子的狀態已經發生了變化。這種不可破解、瞬間傳遞的通信手段無疑將給軍事通信、政府保密通信等帶來顛覆性的革命。在軍政用途之外,民用領域也充滿了可能,其既可應用於金融機構的隱匿通信等工程,也可用於對電網、煤氣管網、自來水網等重要能源供給和民生網絡基礎設施的監視和通信保障。根據興業證券研究所的測算,此領域市場空間將超過千億元。

  量子通信PK量子計算機

  現代通訊已足夠發達,量子通信之所以受到格外重視,更重要的作用是防範也尚處於概念中的「量子計算機」。

  量子通信和量子計算是量子理論應用中目前最為前沿和熱鬧的領域,《科學》和《自然》雜誌近年來幾乎每個月都有一篇文章出自這兩個概念。早在上個世紀,科學家們就已經開始設想,用量子系統構成的計算機來模擬量子現象,從而大幅度減少運算時間。

  現代銀行通訊的加密方式一般基於大數分解,它們之所以安全,是因為利用傳統計算機來破解密鑰需要上百萬年。如對一個500位的阿拉伯數字進行因子分解,目前最快的超級計算機將耗時上百億年,而理論上,量子計算機卻只需花費大約幾分鐘。

  這種恐怖的效率意味著,一旦量子計算機落地,將成為最為鋒利的雙刃劍。它能突破傳統芯片的速度障礙,幫助運行極為複雜的動態模擬,比如氣候變化模型或幫助新藥物研發等;但同時也能輕而易舉地摧毀現代文明中安全的一切。銀行賬戶、各種網絡密碼,甚至發射導彈的軌道參數等,量子計算機都將如「超級神偷」般分分鐘將它們破解。

  能夠對抗量子計算機可能帶來的威脅的,就只有量子通信。清華大學物理系副研究員蔣碩說,「如果沒有量子計算機這支矛,量子信息這面盾就發揮不出作用」。它們之間的戰鬥,並非存在於遙遠的未來,美國科學家預言量子計算機將在50年之後出現。而IBM則預計未來10-15年,就可以製成可靠的量子計算機。

  科學引領資本的產業較量

  雖然它們還都處於概念中,但量子通信和量子計算的比拚正酣,是量子計算這只進攻之「矛」先出鞘,還是量子通信的防禦之「盾」先出爐?眼下無人知曉答案。只是,無論哪派技術達成了理論上的效果,都將引起天翻地覆的變化。而獲得該技術的國家無疑也將佔儘先機。從物理學界到政府,從風投到產業資本,都在密切關注著每個方向的進展。

  在量子態的隱形傳輸試驗中,每一點距離的進步都是一座里程碑。1997年底,奧地利蔡林格研究小組首次在數米的距離內成功進行了傳輸實驗。而2011年由中科大等機構在青海湖完成的97公里量子隱形傳態和糾纏分發,是目前地球上量子態在自由空間中能隱形傳輸的最遠距離。

  產業化的萌芽也在初現,中國在量子通信方面,無論是科技還是應用都處於第一梯隊。中國在《國家中長期科技發展規劃綱要》中將「量子調控」列入重大基礎研究計劃。2000年,中國科學院院士郭光燦研究組憑藉「利用光腔製備兩原子糾纏的方案」研究引起世界矚目,而用實驗證明了該理論的法國科學家沙吉·哈囉徹因此獲得了2012年諾貝爾物理學獎。2010年後,合肥、濟南等地已經建成了城域量子通信試驗示範網,按照相關規劃,北京、上海以及最邊遠的新疆烏魯木齊等城市都在陸續抓緊城域量子通信網的建設,首顆量子通信實驗衛星也將於近兩年內發射。

  最新引發量子通信熱潮的安徽量子通信技術有限公司,則是由中國科學技術大學領頭創建的,中國最頂尖的量子信息專家、中科院院士潘建偉教授在其中持有約22.9%股權(附表)。正是該公司幫助工行實現了同城加密傳輸,根據官網簡介,安徽量子通信是中國最大的量子通信設備製造商和系統服務提供商,擁有中國最多的量子通信領域技術專利。2014年12月,安徽量子通信迎來了新一輪增資,合肥鯤鵬股權投資合夥企業等新投資人進入,註冊資本由3330萬元增至3958萬元。

  相比量子通信方面的優勢,郭光燦院士曾直言不諱指出,中國在量子計算方面的差距較大。美國一直非常注重量子計算機的戰略地位。其軍事委員會將半導體量子芯片列為未來九大戰略研究的第二位,集中了包括英特爾、IBM等半導體界巨頭以及哈佛大學、普林斯頓大學、桑迪亞國家實驗室等著名研究機構,組織各部門跨學科統籌攻關,投入巨資並將其稱作「微型曼哈頓計劃」,重要性直接比擬二戰時期的原子彈研發計劃。2014年9月,谷歌宣佈旗下的量子人工智能實驗室將與美國加州大學聖巴巴拉分校專家聯合開發量子計算技術。

  目前開發出首個可商用量子計算機的D-wave公司為加拿大企業。其號稱已開發出使用512比特的量子計算機,看起來似乎遠遠走在了同行及時代的前面。不過因該公司對核心技術三緘其口,引發學術界諸多質疑,但並不乏豪客為其前景買單。2015年1月末,D-wave宣佈獲得了新一輪2310萬美元的融資,它歷年來的投資方陣容顯赫,包括高盛集團、BDC Capital、Harris & Harris Group、美國中情局的風投機構In-Q-Tel、貝索斯探險(Bezos Expeditions)以及德豐傑等,總融資額度已達1.388億美元。

  目前,洛克希德-馬丁公司正利用D-Wave開發的量子計算機幫助檢驗飛行控制系統。D-Wave公司的另一個合作夥伴是1QBit公司,後者試圖利用量子計算機創建金融運算法則,並且已取得進展。■

量子 通信 之爭
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量子通信的“矛”“盾”之争

http://www.xcf.cn/tt2/201504/t20150417_741620.htm

  作为绝对保密安全的通信措施,量子通信的作用不仅在于提供新的信息传输方式,更重要的意义在于防范尚在研制中的量子计算机。欧美走在了具有进攻性的量子计算领域前列,而中国则在防御性质的量子通信上处于第一梯队。未来谁将率先实现技术的完全突破? 陶娟/文

  量子力学和相对论被称为现代物理最基本的两大支柱,尽管量子理论十分高深,但人们还是在应用上取得了不错的进展。从计算机到洗衣机,从移动电话到核武器,日常生活的种种都与高大上的量子力学有着千丝万缕的关联,可以说量子力学推动和造就了现代社会。

  量子通信,是最新令人心醉神迷的应用之一。2013年6月1日,世界顶尖科学刊物《自然》子刊《光子学》以封面论文的形式,刊登了由中国科学技术大学和清华大学联合小组完成的一项实验结果:在八达岭和16公里之外的张家口市怀来县之间,成功实现了自由空间的量子态隐形传输。2015年2月,中国工商银行宣布成功应用量子通信技术,实现了该行北京分行电子档案信息在同城间的加密传输。

  神奇的量子纠缠效应

  即使在物理界,量子理论也是一场“不情愿的革命”。“第一次听说量子理论而没有被吓呆的人,是不可能理解这个理论的”,1922年诺贝尔物理学奖得主玻尔(Niels Bohr)如此说道。

  量子被认为不可再分,是最小的能量单位。在量子世界里,存在一种奇妙的量子“纠缠”运动状态。共同来源的两个量子,当其中一个状态发生变化时,另一个无论距离有多远,也会发生相应的变化。通俗点来说,它们彼此间存在“心灵感应”。利用量子纠缠效应进行信息传递的新型通信方式,即量子通信。

  量子的另一神奇之处在于“观测”会干扰它的状态,借用那个著名的“薛定谔的猫”比喻,在开启盒子的那一瞬间,猫的状态还是既生又死,不生不死(宏观上让人完全无法接受的状态),只有开启了盒子,当你观测这只猫时,它的状态才会塌陷成生或死,这使得科学家们得以构建量子密码的概念。此外,量子态还具备不可克隆的性质,一个量子信息不能克隆成两个一模一样的量子信息。

  这些奇妙的量子特性,使得量子通信被认为是绝对安全的通讯手段。当窃听者试图拦截或者复制量子比特携带的信息时,量子的状态已经发生了变化。这种不可破解、瞬间传递的通信手段无疑将给军事通信、政府保密通信等带来颠覆性的革命。在军政用途之外,民用领域也充满了可能,其既可应用于金融机构的隐匿通信等工程,也可用于对电网、煤气管网、自来水网等重要能源供给和民生网络基础设施的监视和通信保障。根据兴业证券研究所的测算,此领域市场空间将超过千亿元。

  量子通信PK量子计算机

  现代通讯已足够发达,量子通信之所以受到格外重视,更重要的作用是防范也尚处于概念中的“量子计算机”。

  量子通信和量子计算是量子理论应用中目前最为前沿和热闹的领域,《科学》和《自然》杂志近年来几乎每个月都有一篇文章出自这两个概念。早在上个世纪,科学家们就已经开始设想,用量子系统构成的计算机来模拟量子现象,从而大幅度减少运算时间。

  现代银行通讯的加密方式一般基于大数分解,它们之所以安全,是因为利用传统计算机来破解密钥需要上百万年。如对一个500位的阿拉伯数字进行因子分解,目前最快的超级计算机将耗时上百亿年,而理论上,量子计算机却只需花费大约几分钟。

  这种恐怖的效率意味着,一旦量子计算机落地,将成为最为锋利的双刃剑。它能突破传统芯片的速度障碍,帮助运行极为复杂的动态模拟,比如气候变化模型或帮助新药物研发等;但同时也能轻而易举地摧毁现代文明中安全的一切。银行账户、各种网络密码,甚至发射导弹的轨道参数等,量子计算机都将如“超级神偷”般分分钟将它们破解。

  能够对抗量子计算机可能带来的威胁的,就只有量子通信。清华大学物理系副研究员蒋硕说,“如果没有量子计算机这支矛,量子信息这面盾就发挥不出作用”。它们之间的战斗,并非存在于遥远的未来,美国科学家预言量子计算机将在50年之后出现。而IBM则预计未来10-15年,就可以制成可靠的量子计算机。

  科学引领资本的产业较量

  虽然它们还都处于概念中,但量子通信和量子计算的比拼正酣,是量子计算这只进攻之“矛”先出鞘,还是量子通信的防御之“盾”先出炉?眼下无人知晓答案。只是,无论哪派技术达成了理论上的效果,都将引起天翻地覆的变化。而获得该技术的国家无疑也将占尽先机。从物理学界到政府,从风投到产业资本,都在密切关注着每个方向的进展。

  在量子态的隐形传输试验中,每一点距离的进步都是一座里程碑。1997年底,奥地利蔡林格研究小组首次在数米的距离内成功进行了传输实验。而2011年由中科大等机构在青海湖完成的97公里量子隐形传态和纠缠分发,是目前地球上量子态在自由空间中能隐形传输的最远距离。

  产业化的萌芽也在初现,中国在量子通信方面,无论是科技还是应用都处于第一梯队。中国在《国家中长期科技发展规划纲要》中将“量子调控”列入重大基础研究计划。2000年,中国科学院院士郭光灿研究组凭借“利用光腔制备两原子纠缠的方案”研究引起世界瞩目,而用实验证明了该理论的法国科学家沙吉·哈罗彻因此获得了2012年诺贝尔物理学奖。2010年后,合肥、济南等地已经建成了城域量子通信试验示范网,按照相关规划,北京、上海以及最边远的新疆乌鲁木齐等城市都在陆续抓紧城域量子通信网的建设,首颗量子通信实验卫星也将于近两年内发射。

  最新引发量子通信热潮的安徽量子通信技术有限公司,则是由中国科学技术大学领头创建的,中国最顶尖的量子信息专家、中科院院士潘建伟教授在其中持有约22.9%股权(附表)。正是该公司帮助工行实现了同城加密传输,根据官网简介,安徽量子通信是中国最大的量子通信设备制造商和系统服务提供商,拥有中国最多的量子通信领域技术专利。2014年12月,安徽量子通信迎来了新一轮增资,合肥鲲鹏股权投资合伙企业等新投资人进入,注册资本由3330万元增至3958万元。

  相比量子通信方面的优势,郭光灿院士曾直言不讳指出,中国在量子计算方面的差距较大。美国一直非常注重量子计算机的战略地位。其军事委员会将半导体量子芯片列为未来九大战略研究的第二位,集中了包括英特尔、IBM等半导体界巨头以及哈佛大学、普林斯顿大学、桑迪亚国家实验室等著名研究机构,组织各部门跨学科统筹攻关,投入巨资并将其称作“微型曼哈顿计划”,重要性直接比拟二战时期的原子弹研发计划。2014年9月,谷歌宣布旗下的量子人工智能实验室将与美国加州大学圣巴巴拉分校专家联合开发量子计算技术。

  目前开发出首个可商用量子计算机的D-wave公司为加拿大企业。其号称已开发出使用512比特的量子计算机,看起来似乎远远走在了同行及时代的前面。不过因该公司对核心技术三缄其口,引发学术界诸多质疑,但并不乏豪客为其前景买单。2015年1月末,D-wave宣布获得了新一轮2310万美元的融资,它历年来的投资方阵容显赫,包括高盛集团、BDC Capital、Harris & Harris Group、美国中情局的风投机构In-Q-Tel、贝索斯探险(Bezos Expeditions)以及德丰杰等,总融资额度已达1.388亿美元。

  目前,洛克希德-马丁公司正利用D-Wave开发的量子计算机帮助检验飞行控制系统。D-Wave公司的另一个合作伙伴是1QBit公司,后者试图利用量子计算机创建金融运算法则,并且已取得进展。■


量子 通信 之爭
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量子通信一夜成名 券商密集唱多前主力早已潛伏

來源: http://www.yicai.com/news/2015/12/4725931.html

量子通信一夜成名 券商密集唱多前主力早已潛伏

一財網 林琴思 2015-12-15 19:59:00

憑借高科技的超高“魅力”,量子通信概念近期炸響了A股市場。那麽,炒作主力是如何提前布局的?

A股市場最近特別青睞高科技,就在虛擬現實風頭正盛,石墨烯余溫尚在之際,量子通信概念在上周末炸響了A股市場。

一直不溫不火的量子通信,何以突然間大放異彩?或許與近期量子信息產業捷報頻傳有關。

上周,先是谷歌發布論文稱在一個特定的、精心設計的概念證明問題上,量子計算機相比於經典計算機實現了1億倍的速度提升;隨後,歐洲物理學新聞網站“物理世界”於12月11日公布了2015年度國際物理學領域的十項重大突破,中國科學技術大學教授潘建偉、陸朝陽等完成的科研成果“多自由度量子隱形傳態”入選並名列榜首。

量子通信一夜成名

量子通信並不是個全新的概念,此前在A股市場上鮮有人問津。最早券商關於量子通信的研報出自去年6月,不過寥寥兩篇。去年11月,興業證券力推4篇關於量子通信的研報,然並未受市場青睞。

而眼下,市場與機構態度有了180度轉變。東方財富Choice金融終端顯示,目前有關量子通信的研報共17篇,其中有9篇於今年12月11日後密集發布。安信證券分析師徐彪、李偉更是指出,哪怕錯過了虛擬現實,也不要錯過量子通信。徐彪於12月15日在安信證券年度策略會上更指出,量子通信產業仍是藍海,未來空間廣闊。

12月11日,量子通信這一概念快速走紅,中天科技、神州信息、福晶科技等相關概念股強勢飆升,福晶科技等尾盤漲停。在周末券商強烈唱多的激勵下,12月14日,神州信息、福晶科技、三力士等多只概念股直接開盤漲停。12月15日,量子通信指數漲5.43%,福晶科技、神州信息、華工科技漲停,藍盾股份漲近9%。

Wind資訊相關指數行情數據顯示,今年年初至12月14日,量子通信指數累計上漲102.61%,其中近一月的漲幅為12.47%;近60個交易日的漲幅為50.89%。指數涉及的12只概念股,年初至今累計漲幅均為正數,藍盾股份、三力士、福晶科技、中信國安年初至今表現不俗,累計漲幅分別為416.12%、144.6%、134.19%、110.07%。

上市公司布局量子通信

中信國安早在2010年開始布局量子通信。2010年其合營企業合肥有線電視寬帶網絡有限公司(中信國安持有合肥有線40%的股份)就參與了“合肥城城量子通信試驗示範網”的建設,給合肥實驗網項目提供光纜幹線。

作為量子通信概念股熱點之一的神州信息在2014年年報表示,旗下子公司神州數碼系統集成服務有限公司於去年年底中標“京滬幹線”室內聯調系統,成為推動國家信息技術安全可靠的重要支撐力量。安信證券分析師徐彪在近期研報中指出,神州信息“京滬幹線”量子通信工程開工建設,傳輸距離達2000多公里,主要承載政府公務信息、銀行金融系統等重要信息的保密傳輸,預計將於2016年交付。

神州信息近日表示,量子通信京滬幹線建設分為兩個階段:第一階段開展小規模系統的室內聯調,對幹線完成系統的功能、性能的先進性進行模擬、測試和驗證;第二階段是在此基礎上做全線實際環境的項目建設。目前相關項目正處於實施後期掃尾階段。

量子通信一夜成名,讓華工科技也有些按捺不住,於12月15日開盤前,在投資者互動平臺表示,量子點激光器是最新一代量子工程研究的成果,公司已開始工程實踐性研究,主要集中解決項目最前端的外延材料生長環境,包括MOCVD外延設備的引進,外延技術團隊的建設和外延技術的開發。華工科技在當日以漲停報收。

此外,目前A股市場上涉及量子通信概念的上市公司還有三力士、福晶科技、浙江東方、華夏幸福等。不過,這些公司多數在研發和項目未完成,未來是否會因此而受益仍存在不確定。如石墨烯題材概念在市場發酵數年,但其所謂能帶來的巨大利潤空間仍在“雲中”。

某券商資深投顧人士對《第一財經日報》表示,資本市場題材概念永遠比實際應用要早很多,量子通信目前階段以純題材炒作為主,但市場又偏偏喜歡新鮮的題材,回頭看炒作力度較大的VR與對比其技術應用可見一斑,量子通信算是網絡安全炒作的延伸。

券商唱多前已有資金潛伏

今年關於量子通信的研報共9篇,其中一篇於12月11日發布,而有6篇在12月14日密集發布。值得註意的是,在周末券商強烈唱多下,12月14日早盤,福晶科技、神州信息、三力士以漲停價開盤,不過隨後紛紛打開漲停板,部分個股出現跳水走勢。截至收盤,神州信息漲停、三力士則跌0.75%,福晶科技漲3.23%,上述個股的換手率均在10%以上,其中神州信息、三力士當日換手率超20%。

這意味著在券商唱多前,已有資金潛伏以期套利。那麽究竟是機構還是遊資或從龍虎榜中可一探究竟。

《第一財經日報》通過龍虎榜數據發現,機構持續買入三力士,而遊資雖然在12月11日大舉買入,但在12月14日又大舉出貨,其中包括光大證券寧波解放南路營業部、中信證券上海溧陽路營業部等營業部席位。而神州信息卻是另一番光景,近來不斷有機構出貨,而遊資洶湧接盤。福晶科技12月14日並未上龍虎榜,但從12月11日及12月15日的龍虎榜數據可以發現,也受到遊資關照。

12月11日,光大證券寧波解放南路營業部席位凈買入10212.48萬元,排在三力士買入金額席位首位;中信證券上海溧陽路營業部席位凈買入3407萬元;排買入金額席位第三。而在12月14日,光大證券寧波解放南路營業部席位又賣出11241.5萬元,為賣出席位首位。中信證券上海溧陽路營業部席位則在當日做T,買入7577.2萬元,賣出3643.88萬元。這兩日,機構席位則分別買入3549.34萬元、6608.8萬元。

神州信息於12月11日就已漲停,然當日賣出金額前三位均為機構席位,累計賣出金額達15566.46萬元,而買入金額首位也是一家機構席位,當日買入8982.84萬元;其次為華泰證券上海澳門路營業部席位買入3264萬元。12月14日,買入金額前五的有兩家機構席位,累計買入13509.41萬元,而賣出金額前五仍有三家機構席位,賣出金額累計達46614.15萬元,占總成交比17.32%。12月15日,買入金額前五的均為遊資,仍有兩家機構席位出現在賣出金額前五,累計賣出15413.74萬元。

在周末券商密集發出研報前,資金早已潛伏,機構與部分遊資在錄得漲停後紛紛選擇出貨。一位私募人士表示,目前量子通信模式還不成熟,產品還早,現在更像是在炒概念,不建議投資者跟風高位接盤,短期博弈存在風險。

編輯:黃向東

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量子 通信 一夜 成名 券商 密集 唱多 多前 主力 早已 潛伏
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陳悵的“量子江湖”──一部奇書

  陳悵君,據說是內地一位新進的年輕高才作家,其首發這部“量子江湖”,據云被網民稱譽為“自金庸之後,最好看的武俠小說”。筆者有緣有幸,偶於圖書館發現此書,借來一看之下,果然感覺其創作意念相當不俗、有趣。這個意念,容我以個人一點簡單粗疏的理解說法就是,嘗試以一種現代科學的角度,去詮釋一個直接傳承自金庸小說的傳統武俠世界──作者顯然也是位金庸迷,所以在書中竟毫無顧忌,也有點致敬意味地直接借用了大量金庸小說中的角色名字、武功名稱,以及小說情節等,並且一一引用作為故事中這個武俠世界的前設歷史背景。而這部書的第一部“燕子塢”,更加直截了當借用了金庸“天龍八部”中的若干相關人物、情節以作為背景設計──在作者筆下,讀者們所熟悉的武林各大門派,全都變成了有如今天的現代化大學的形式,設有分門別類專題研究各種武藝的學系──而這也正是本書的其中一點最大噱頭。對於這一點,也許有人會覺得不值一哂,有值得詬病之處,唯個人意見是,只要小說寫得夠精彩夠有特色,也不是什麼太大問題。

  話說回來,以現代化科學角度,去重新包裝、詮釋、建構出一個武俠世界,以往也不是沒有各方面的創作人嘗試過,經典如徐克的電影處女作“蝶變”,以及作家周顯創作過的一部“碳六十之劍”小說等等。然我認為,前者在作品中,相關的主題並不見呈現得太過突出,至於後者,則又似乎顯得有點近乎不著邊際的借題發揮。但在此書中,我卻可以見出,作者是有種野心,是企圖透過現代科學、算學等形式來為讀者解釋出傳統武俠小說中常見的各種武功、內功等現象之由來,甚且以此建構成一獨特體系。如書中主角周遠,一位在“燕子塢”武術學院“武學理論系”就讀的天才學生,在第一卷中段終於悟出,原來一向人們所理解的內功中的“氣”,有可能並不是遵循物理中氣體流動方式運行,而是呈量子狀的極小微粒形態所隨機運行──“周遠突然想到一個假設,自然力,也就是所謂的”氣“,也許並不是如黃裳、張三丰認為的那樣,是一種像風一樣連續流動的東西,而是由許許多多極其極其微小的微粒所組成,而這些微粒的運動,是隨機的,受機率學的支配”。說得可能有點似是而非,究竟有多少真的科學根據,也真是天曉得。唯作為一部幻想小說,這卻不失為一個甚為有趣的亮點和出發點。

  至於書中的另一最大特點,是同時在情節中移植引入了不少現代觀念,以至現代事物,如什麼專門報道江湖八卦動態的報紙、雜誌等等,對此,我相信讀者接受與否,也一樣是見仁見智。無論如何,我認為作者畢竟是作出了一次很大膽的嘗試,值得相當肯定。

  最後,不得不提到的,是故事的情節到底精不精彩,好不好看?我的答案是肯定的。在書的首卷的中後部份,最讓筆者意料不到的是,作者筆鋒陡轉,寫及幾位主角在逃亡中意外涉險登上燕子塢“琴韻小築”島前後的一番驚險怪遇,幾讓讀者有種在看一部奇幻小說的風格,以至整體看來,整部小說倒不太像是一部純粹的武俠小說,而是成功揉合了別的一種小說元素。
陳悵 悵的 量子 江湖 一部 奇書
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量子通信太遠 超導技術已照進現實

來源: http://www.yicai.com/news/5011129.html

在長篇科幻小說《三體》中,人類在外星人的幫助下才實現量子通信,讓太空飛船與地球實時通信。但《三體》中的智子實屬作者的科幻想象,真實的量子糾纏並不是用來傳遞加密後的信息,而是應用於量子密鑰分發。“量子通信的核心並非改變通信或者加密方式本身,而是提供一個更加安全的密碼保密傳輸方式。”中國科學院上海微系統與信息技術研究所超導實驗室研究員尤立星博士告訴《第一財經日報》記者。

通常而言,信息的加密需要使用一連串數字組成的密鑰確保安全,但在傳輸過程中若被竊聽就可能被破譯。而量子密鑰具有不可克隆的特質,基於量子力學的測不準原理,如果密鑰在傳輸過程中遭遇竊聽,收發雙方就會知道,從而放棄使用不安全的密鑰。

作為新一代保密通信技術,量子保密通信基於量子信息傳輸的理論絕對安全性,成為各國科研的熱點領域之一。然而量子保密通信傳輸距離、碼率與所采用的單光子探測器的性能密切相關。與近紅外波段傳統半導體單子探測器相比,中國科學院超導電子學卓越創新中心研發的超導納米線單光子探測器(SNSPD),具有探測效率更高、暗計數率(所謂暗計數是單光子探測器的噪聲評判指標,指雜散光和黑體輻射被單光子探測器認作有效光子的概率,這種誤判被稱作暗計數)更低的優勢。

“傳統半導體單光子探測器探測效率低、暗計數高,量子通信距離達到50公里可以用,但100公里就很難了,超導單光子探測器可以實現200甚至300公里。”上海微系統與信息技術研究所副所長謝曉明博士向《第一財經日報》表示。作為量子通信的核心元器件,SNSPD依托的是超導電子學微納工藝技術。

超導是一種物質在低溫下體現出的特別現象,主要表現為電阻在一定的溫度下完全消失,通常為特定溫度下,變為零電阻,導電沒有了任何阻力,無電阻、抗磁性,超導技術蘊藏的市場應用潛力巨大。和已經成熟的半導體集成電路相比,超導電子器件的工藝成熟度還不夠,低溫工作環境對超導應用提出了更為嚴苛的要求。上海微系統所已建成了國際領先的低溫超導器件工藝平臺,可以生產高性能的超導薄膜材料,實現高可靠性的微納加工工藝和系統集成技術。

2014年,中科院上海微系統所與瑞士IDQuantique公司合作,正式推出了由上海微系統所研制的SNSPD器件產品,據悉這款只有3毫米見方的芯片售價約為1萬歐元,相當於一輛家用汽車的價格。這成為我國首次出口超導電子器件,也是為數不多的核心高端元器件出口的實例,突破了國外的技術封鎖。

量子通信之外,SNSPD器件應用於衛星激光測距等眾多領域。衛星激光測距是基於光子飛行時間的激光雷達的一個重要應用。即利用安置在地面觀測臺站的衛星激光測距系統所發射的激光脈沖,跟蹤觀測人造地球衛星,以測定觀測臺站到衛星之間的距離,在天文學、地球物理學、大地測量、地震預報和國防等方面都具有重要意義。

據尤立星介紹,衛星激光測量的精度取決於探測器的一個叫做時間抖動的參數,即穩定度。超導探測器的時間抖動很小,可以讓測距的精度從以往的cm精度提升到mm精度,幾千、幾萬公里甚至更遠的衛星和空間碎片都可以進行精準定位。

2015年,中科院上海微系統所和中科院上海天文臺合作,在國際上首次利用SNSPD開展532nm波長的衛星激光測距,利用上海天文臺佘山臺站的60cm口徑望遠鏡,雙方合作完成了對距離臺站3000公里國際聯測激光相對論衛星LARES的測距,精度達8mm。這是繼2013年美國NASA利用SNSPD開展1550nm波長衛星測距之後再次利用SNSPD開展衛星測距的報道。2016年初,經過進一步優化系統,測量能力獲得進一步提升,上海天文臺佘山臺站已成功觀測到近2萬公里的俄羅斯Glonass衛星,精度約2cm。

與高深莫測的量子通信、激光雷達、深空通信相比,超導技術在醫學方面的應用也許更接地氣。由於超導電子器件具備高靈敏度、低噪聲等優點,對於疾病的早期診斷優勢明顯。例如在心臟疾病診斷技術上,心電圖是最為廣泛使用的一種診斷技術,但由於心臟磁場信號特別微弱,心電圖技術所能得到的心臟電活動信息非常有限。例如心臟中的環狀電流在人體體表不產生電勢差,而這些被人體組織傳導所湮沒的信息,在原則上都不可能從心電圖中獲得。因此心電圖在病變的前期診斷準確率只有30%到40%。

中科院上海微系統所研發的多通道心磁圖儀將心臟疾病診斷準確率提升到了90%以上。心磁圖儀是通過檢測人體心臟磁場進行成像的一種心臟疾病診斷設備,系統配置的超導量子幹涉器件(SQUID)使測量磁場的靈敏度大幅提升,具有早期診斷能力好、無輻射、完全無創的特點,減少心臟病變的漏診率。

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“目前可以檢測出成人的心磁圖譜,未來還將推出多通道胎兒心磁圖儀,有望用於20周前的胎兒心臟先天性疾病診斷,在妊娠階段可以發現病變盡早預防或幹預。”SQUID方向/心磁圖儀項目負責人孔祥燕研究員表示。

十多年來,我國已進口了幾套心磁系統,每套價格都在500萬~1000萬元人民幣之間,國外出售給我國的設備也負擔著為國外研究機構收集數據的任務,測得的數據被加密,只有原生產廠家才能分析,對病理數據的收集也受到國外的限制,建立臨床診斷的標準更是難上加難。

中科院上海微系統所歷時10年研發的心磁圖儀,擁有自主知識產權的相關軟件和硬件技術分別在上海市第六人民醫院、徐匯區中心醫院/中國科學院上海臨床研究中心、北京309醫院安裝,已經進入臨床研究,並正在聯合漫迪醫療儀器(上海)有限公司推進心磁圖儀工程化和產品註冊。

不過謝曉明也坦言,目前多通道心磁圖儀在市場推廣方面仍面臨一些難題。首先高技術門檻,使得前期的研發投入時間長、成本高。其次相較於心電圖技術,心磁圖儀的價格比較高。更為關鍵的是,心磁圖儀臨床靈敏度和特異性的檢測需要數據的積累,這就需要更多的醫院和醫生配合進行臨床測試,拿到高質量的應用數據。

為了推進市場的應用,中科院上海微系統所也在產品研發上做了折中的考慮。以往的心磁圖儀需要高性能的磁屏蔽室,單屏蔽室的搭建成本就需要300萬到500萬元,市場推廣難度可想而知。中科院上海微系統所采用了無屏蔽系統,加強儀器內部降噪能力,成本下降,市場應用門檻也相應降低。

對於未來的市場化應用謝曉明似乎並不擔憂,“從低端到高端到最後個性化定制,我們希望先取得用戶的認可。所有的核心技術都掌握在自己手里,我們會有一系列辦法降低成本,去做市場化的競爭。”

量子 通信 太遠 超導 技術 已照 照進 現實
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滬指震蕩翻紅 量子通信領漲

午後,滬指震蕩翻紅,報3056.43點。深證成指漲0.08%,創業板指漲0.21%。

盤面上,量子通信領漲,新海宜、浙江東方漲停,中信國安、中天科技、凱樂科技漲逾5%。

滬指 指震 震蕩 翻紅 量子 通信 領漲
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顛覆技術5年後到來 電視將靠量子點發光

7月22日,浙江大學化學系教授彭笑剛在TCL舉辦的“科學面對面——量子點顯示技術科技科普大講壇”上,對包括《第一財經日報》記者在內的媒體表示,“量子點是人類有史以來發現的最優秀的發光材料,量子點發光將會是下一代顯示技術最有力的競爭者。”

今年2月,科技部發布的國家重點研發計劃專項2016年度項目申報指南中,“量子點發光顯示關鍵材料與器件研究”被列入戰略性先進電子材料重點專項。下一步研發的方向,是高光效低成本的紅、綠、藍量子點材料及“新一代無鎘量子點材料制備技術”,等等。

過去,量子點因使用了一種有毒致癌的元素——鎘,而讓消費者畏懼。對此,彭笑剛特意解釋道:“(量子點電視)鎘的含量,對環境的影響是可控制的。目前來說,量子點對環境的危害,並沒有大家想象的那麽可怕,但是就現有技術而言,要想做到真正不含鎘,還需要時間。”

不過,目前量子點主要應用於液晶電視的背光,提升色彩豐富度,還屬於改良技術,如果真正做出量子點發光的電視,那才是顛覆性的技術創新。目前看,這至少還要五年。也就是說,未來五年內,量子點電視與被稱為下一代顯示的OLED電視之間,還有一場持久戰。

量子點屬於一大類新材料——溶液納米晶中的一種。溶液納米晶具有晶體和溶液的雙重性質。與其他納米晶材料不同,量子點是以半導體晶體為基礎的。尺寸在1~100納米之間,每一個粒子都是單晶。

當半導體晶體小到納米尺度,不同的尺寸就可以發出不同顏色的光。比如硒化鎘這種半導體納米晶,在2納米時發出的是藍色光,到8納米的尺寸時發出的就是紅色光,中間的尺寸則呈現綠色、黃色、橙色等。量子點的化學成分,發光顏色可以覆蓋從藍光到紅光的整個可見區,而且色純度高、連續可調。

而OLED(有機發光二極管),具有輕、薄、色彩炫麗、可卷可曲等優勢和特點。目前,OLED已被廣泛應用於高端智能手機領域,但是OLED大屏電視的市場滲透率還很低,主要是受制於大屏OLED面板,尤其是大屏4KOLED面板的低良率與高成本。

所以,在創維、LG、康佳、長虹等力推OLED電視的同時,TCL、三星等則舉起量子點電視的大旗,並認為量子點電視能縮小甚至超越OLED電視在色彩豐富度上的差距,而且量子點電視的成本遠低於OLED電視。

大力研發新型的顯示技術,這是中國彩電企業真正超越歐美日韓企業的唯一機會。而彭笑剛坦言,量子點技術的研發上,“不能說我們的水平在國際上靠前,只能說處於領先地位。”

TCL多媒體的CTO陳光郎7月22日也表示:“目前,在印刷顯示技術上TCL已經投入幾十億研發費用,雖然說五年是目標,但是很大可能五年後都還是停在實驗室階段,真正應用還要更長的時間。”

顛覆 技術 年後 到來 電視 將靠 量子 發光
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中國量子計算機研究獲突破性進展 中科大成功研發量子芯片

近日,我國量子計算機研究取得突破性進展,中國科技大學量子實驗室成功研發了半導體量子芯片。

據央視新聞8月11日消息,量子芯片相當於未來量子計算機的“大腦”,研制成功後可實現量子的邏輯運算和信息處理。有了計算,量子的存儲及控制技術也必不可少。這款三明治型的固態量子存儲器,在低溫有磁場的輔助設備中才能工作。

中科院量子信息重點實驗室研究員周宗權表示,下一步發展方向,要把這個量子存儲器做小做得齊整化,以延長它的壽命,最終我們希望做成一個像經典的便攜式U盤一樣方便使用的器件,實現超遠距離的量子態量子信息的傳輸。

今年3月,科技部網站發布消息稱,中國科學技術大學郭光燦院士領導的中科院量子信息重點實驗室郭國平研究組在量子芯片開發領域取得一項重要進展,首次在砷化鎵半導體量子芯片中成功實現了量子相幹特性好、操控速度快、可控性強的電控新型編碼量子比特。成果發表在國際權威物理學雜誌《物理評論快報》上。

郭國平研究組多年來致力於半導體量子芯片的開發,他們利用半導體量子點多電子態軌道的非對稱特性,首次在砷化鎵半導體系統中實現軌道雜化的新型量子比特,巧妙地將電荷量子比特超快特性與自旋量子比特的長相幹特性融為一體,實現“魚”和“熊掌”的兼得。

中國 量子 計算機 計算 研究 突破性 突破 進展 中科大 中科 成功 研發 芯片
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中國首顆量子衛星來了!本月中下旬就將發射

據央視報道,我國首顆量子科學實驗衛星即將於本月中下旬擇機發射升空,目前這顆衛星在發射前的準備工作已經基本完成。量子科學實驗衛星系統總師朱振才表示,在塔架上以後,已完成衛星在發射狀態的全面的測試和檢查。在前幾天,配合發射場和運載、測控系統,完成了發射場的第4次總檢查。

從量子衛星7月初運抵酒泉衛星發射中心後,相關部門對衛星開展了為期20余天的技術區測試與檢查工作,包括衛星的光學性能、電性能,及安裝精度的檢驗,另外為衛星供電的太陽能陣帆板也已經安裝完畢。

作為我國發射的首顆量子科學實驗衛星,同時是世界上首顆量子衛星,其科技含量及精密程度都達到該研究領域前所未有的高度,因此衛星載荷的安全性極其重要,在衛星發射當天,系統工作人員還將對其進行最後的檢測和狀態設置的確認。

朱振才表示,在技術區的測試,包括在裝到火箭上,塔架上的測試,衛星的狀態都是良好的。到目前為止,衛星的各項指標都是達到我們的設計要求,衛星的工作狀態是正常的,產品應該狀態非常好。

通過3D模型可知,這顆量子衛星是一個立方體,高1.7米左右、重640公斤,內部構造分成上下兩層:下層是衛星的常規裝置,上層是和實驗相關的量子衛星的核心裝置。這些裝置主要是參與量子衛星實驗中的一些核心部件,將同地面實現與量子相關的一系列實驗。

那麽,量子究竟是什麽?

我們知道構成物質的最小單元是基本粒子,而量子就是質量、體積、能量等各種物理量的最小單元,而且它也要以某種粒子狀態存在。我們看到的光,其實是以光子為單位一份一份地變化的。我們大可以打開腦洞,想象一下,我們一舉手投足間,一個呼吸,就有上萬億的量子在移動。

最早,量子是被一個叫普朗克的德國物理學家在1900年提出來的,後來陸陸續續經過許多科學家的努力,其中也包括大名鼎鼎的愛因斯坦,量子科學體系不斷完善。

說到量子,它有兩個堪稱神奇的絕技,就是“分身術”和“遠程心靈感應”。別小看這兩門功夫,要知道最強悍的量子計算機和最安全的量子通信,關鍵靠的就是它們。量子的“分身術“也叫量子疊加,就是一個量子可以同時存在好幾種狀態。那麽”分身術“幹嘛用呢?首先一個應用就是幫我們的計算機實現並行計算。這能力 有多強?舉個例子,如果我們分解一個300位的大數,用現在的計算機,需要15萬年,用量子的”分身術“幫我們並行運算,只要一秒鐘就可以算出來。

量子的另一個絕技”遠程心靈感應“,學名叫量子糾纏。就是如果兩個相似的量子距離足夠近,就會發生糾纏,然後你把他們分開無論多遠,這 兩顆量子的狀態就好像一對有心靈感應的雙胞胎一樣,一個開心,另一個也會笑,一個哭了,另一個一定也難過,這個可能是科學中最奇特的現象之一。

神奇的量子還有兩個怪癖:不可分割、不可克隆。別嫌它古怪,要想做量子保密通信還真得靠這兩個才行。利用量子的這兩個怪癖,可以制作出最安全的保密鑰匙,可以讓我們目前的信息傳輸變得更安全。

中國 首顆 量子 衛星 來了 本月 中下旬 中下 就將 發射
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中國將發射世界首顆量子衛星 命名為“墨子號”

8月15日消息,我國自主研制的世界首顆量子衛星,當天被正式命名為“墨子”。墨子是墨家學派的創始人,也是戰國時期著名的思想家、教育家、科學家。近日,長征二號丁運載火箭搭載的我國首顆量子衛星“墨子”,即將升空。

潘中科院院士建偉認為,中國人的祖先里有很多非常偉大的科學家,我們之所以取“墨子”這位古代先賢的名字做衛星的名字,也是對中國傳統文化的一份自信與敬意。全球首顆量子科學實驗衛星即將帶著探索星地量子通信的使命升空。

世界首顆量子科學實驗衛星將於本月中下旬擇機在酒泉衛星發射中心發射升空。目前,這顆衛星發射前準備工作已經基本完成。量子科學實驗衛星系統總師朱振才表示,衛星各項指標都達到了設計要求,工作狀態正常,產品狀態非常好。

我國量子科學實驗衛星質量約640千克,由長征-2D運載火箭發射,運行於500千米太陽同步軌道,軌道傾角為97.37°,設計在軌運行壽命2年。科學家已在相距300千米的地面成功進行了量子糾纏實驗,而量子科學實驗衛星將把這個實驗帶到外層空間,連接中國和歐洲之間的量子通信網,旨在建立衛星與地面遠距離量子科學實驗平臺,在國際上首次在空間大尺度下實現星地自由空間量子密鑰生成和分發,以及量子隱形傳態實驗等。

 

 

中國 發射 世界 首顆 量子 衛星 名為 墨子
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世界首顆量子衛星“墨子號”發射成功:無條件安全通信成可能

2016年8月16日1時40分,我國在酒泉衛星發射中心用長征二號丁運載火箭成功將世界首顆量子科學實驗衛星“墨子號”發射升空。這將使我國在世界上首次實現衛星和地面之間的量子通信,構建天地一體化的量子保密通信與科學實驗體系。

量子衛星首席科學家潘建偉院士介紹,量子通信的安全性基於量子物理基本原理,單光子的不可分割性和量子態的不可複制性保證了信息的不可竊聽和不可破解,從原理上確保身份認證、傳輸加密以及數字簽名等的無條件安全,可從根本上、永久性解決信息安全問題。

量子衛星2011年12月立項,是中科院空間科學先導專項首批科學實驗衛星之一。其主要科學目標一是進行星地高速量子密鑰分發實驗,並在此基礎上進行廣域量子密鑰網絡實驗,以期在空間量子通信實用化方面取得重大突破;二是在空間尺度進行量子糾纏分發和量子隱形傳態實驗,在空間尺度驗證量子力學理論。

工程還建設了包括南山、德令哈、興隆、麗江4個量子通信地面站和阿里量子隱形傳態實驗站在內的地面科學應用系統,與量子衛星共同構成天地一體化量子科學實驗系統。

潘建偉表示,我國自主研發的量子衛星突破了一系列關鍵技術,包括高精度跟瞄、星地偏振態保持與基矢校正、星載量子糾纏源等。量子衛星的成功發射和在軌運行,將有助於我國在量子通信技術實用化整體水平上保持和擴大國際領先地位,實現國家信息安全和信息技術水平跨越式提升,有望推動我國科學家在量子科學前沿領域取得重大突破,對於推動我國空間科學衛星系列可持續發展具有重大意義。

本次任務還搭載發射了中科院研制的稀薄大氣科學實驗衛星和西班牙科學實驗小衛星。量子衛星發射入軌後將進行3個月左右的在軌測試,然後轉入在軌運行階段。

量子衛星工程由中科院國家空間科學中心抓總負責;中國科學技術大學負責科學目標的提出和科學應用系統的研制;中科院上海微小衛星創新研究院抓總研制衛星系統,中科院上海技術物理研究所聯合中科大研制有效載荷分系統;中科院國家空間科學中心牽頭負責地面支撐系統研制、建設和運行;對地觀測與數字地球科學中心等單位參加。

據介紹,長征二號丁運載火箭由中國航天科技集團公司所屬上海航天技術研究院研制。此次發射是長征系列運載火箭的第234次飛行。

據潘建偉介紹,到2030年左右,中國力爭率先建成全球化的廣域量子保密通信網絡。在此基礎上,構建信息充分安全的“量子互聯網”,形成完整的量子通信產業鏈和下一代國家主權信息安全生態系統。

繼量子衛星之後,潘建偉團隊還計劃開展空間站“量子調控與光傳輸研究”項目,研究星間量子通信技術等,同時進行量子密鑰組網應用等研究,為下一步衛星組網奠定技術基礎。

“隨著中國科技的迅猛發展,我相信量子通信將在10年左右時間輻射千家萬戶。期盼在我有生之年,能親眼目睹以量子計算為終端、以量子通信為安全保障的量子互聯網的誕生。”潘建偉說。

世界 首顆 量子 衛星 墨子 發射 成功 無條件 安全 通信 可能
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一個巨大的進步:國際著名科學家評中國首顆量子科學實驗衛星

來源: http://www.iheima.com/zixun/2016/0816/158174.shtml

一個巨大的進步:國際著名科學家評中國首顆量子科學實驗衛星
林梅 林梅

一個巨大的進步:國際著名科學家評中國首顆量子科學實驗衛星

從原理到應用,深度解讀中國首顆量子科學實驗衛星。

文章授權轉載自知識分子公眾號(ID:The-Intellectual),作者林梅。

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國際同行如何看“墨子”?

2016年8月16日淩晨1:41,備受矚目的中國首顆量子科學實驗衛星“墨子”在酒泉成功發射升空。

這顆衛星肩負著怎樣的使命?它的科學價值是什麽?全球的量子信息研究格局是否會因此改變?國際同行如何看待全球首顆量子科學實驗衛星的發射?

《知識分子》特邀部分國際同行對全球首顆量子科學實驗衛星發表評論。

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意大利帕多瓦大學光學和激光納米技術教授Paolo Villoresi(圖片來源:Microsoft Academic Search)

對於量子信息研究來說,地面上的量子通信應用進展迅速,但自由空間量子通信還很落後,所以衛星在太空中實現量子通信實驗是一個巨大的進步。

中國的量子空間衛星將為全球量子通信系統提供一個試驗臺。事實上,此次太空中有一些開放的實驗項目我們是很感興趣的。

我想,空間量子通信最初可能有點像早期的人造衛星,比較笨拙——被稱為“無用的大塊鐵”,但一段時間後,就會變得像彩虹般有趣,提供很多有用的服務和信息。

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維也納大學物理學教授Anton Zeilinger(圖片來源:vcq.quantum.at)

我們正在與QUESS(Quantum Experiments at Space Scale,空間尺度的量子實驗)的團隊進行合作,我們負責搭建歐洲的地面站。合作進行得很順利。在我看來,中國和奧地利之間實現洲際量子密鑰分發將是最有趣的。未來,全球範圍的量子互聯網必然包括地面網絡連接和空間網絡連接,而QUESS將首次提供洲際網絡鏈接。

這是首次實現全球尺度下的量子通信,是邁向未來量子互聯網的重要一步。另外,它將提供迄今為止最大尺度的量子糾纏驗證,未來如果運行順利,它也一定會為相對論的驗證提供重要信息。

中國在基礎量子實驗及其應用領域都做得非常出色。在下一次量子革命中,中國無疑是一個主要參與者。

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諾貝爾物理學獎得主、伊利諾伊大學香檳分校物理學教授Anthony J. Leggett(圖片來源:physics.illinois.edu)

在太空上遠距離地對量子力學的預測進行檢驗,我認為這將是非常有趣的一項試驗。我特別感興趣的是(即便在這顆衛星上無法實現),讓人類觀測員進行“貝爾-EPR”的測試[1];假設他們的報告能夠得出明確的結果,那麽這就會為客觀的定域性理論等此類問題的“棺材”上釘上最後一根釘子。

如果此次量子科學實驗衛星上的實驗能夠獲得成功,那麽它肯定會為最終的“量子互聯網”打下堅實的基礎。但量子互聯網是否將成為未來全球通信的潮流?我認為,量子互聯網是否會建立起來,這取決於國際社會是否認為這種系統的收益是否大於成本。

(以上引自Anthony J. Leggett接受《科學新聞》時給出的評論,《知識分子》獲《科學新聞》授權使用。)

從原理到應用,深度解讀中國首顆量子科學實驗衛星

“如果能弄明白為什麽會有量子糾纏,我立即死都願意。”中國科學技術大學物理學教授潘建偉不久前在央視《開講啦》曾這樣表示。

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潘建偉在央視《開講啦》

20多年前,潘建偉因對量子力學著迷而選擇了從事量子光學、量子信息和量子力學基礎問題檢驗的研究。

“墨子”的升空,在科學上將進一步檢驗量子力學基本原理。 

在人類科學史上,可能沒有一個學科像量子力學這樣,幾乎動用了近代所有物理學家的智慧,其本質仍在幽暗中閃爍,令人困惑。 

“如果誰不為量子論而感到困惑,那他就是沒有理解量子論。”

說這話的人不是別人,是量子物理學大師級人物——尼爾斯·玻爾(Niels Henrik David Bohr)。

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尼爾斯·玻爾。來源:Wiki

在量子的世界里,盒子里的一只貓可以既死又活,直至我們打開盒子看看它;相距遙遠的一對粒子可以存在“心靈感應”,一個粒子的狀態隨另一個瞬時變化。前者,我們叫它“量子疊加”,而後者,則是“量子糾纏”。 

量子態疊加是指粒子可以同時處於不止一種狀態的相幹疊加。例如,同一時刻,電子自旋方向可以既是順時針又是逆時針,或者原子同時處於激發態和基態[2]。而量子糾纏是指,兩個微觀世界的粒子可以具有某種狀態上的關聯,無論它們距離多遠,只要其中一個被測量到處於某種狀態,另一個也會在同時塌縮到某種狀態。 

量子世界里這兩種帶有神秘色彩的性質讓無數物理學家為之著迷。在探尋其本質的道路上,世界上最頂尖的大腦共同推動著量子物理革命的發生,經典物理的大廈轟然倒塌。人類花了百年的時間,試圖探究量子世界的圖景。

1量子密鑰的應用

科學家現在還無從得知量子疊加的機制,但這一現象早已被實驗證實並走向應用,其中,量子密鑰是發展最為迅猛的一個。

在人類的通信史上,信息傳遞得更快、更遠、更安全、更高效,一直是人類追求的方向。而以量子理論為基礎的量子通信技術,以其絕對的保密性能,被看作是未來保障信息安全的有力工具。

所謂密鑰,顧名思義,就是用來加密和解密的密碼本,我們可以想象成用來加鎖和解鎖的鑰匙。

在傳統的密碼學中,采用的密鑰有兩種——公鑰和私鑰。私鑰是一種對稱密鑰——加密的人和解密的人用同一套密碼,好比加鎖和解鎖的人用同一把鑰匙。這種方法有一個致命缺陷,那就是即使不惜耗費資源,一次一密,也很難保證這把鑰匙半路不被人偷看、複制。所以,在實際應用中,公鑰是更普遍的選擇,它是一種非對稱密鑰,加鎖和解鎖用的鑰匙不一樣,解密用的密碼需要對公鑰進行大數分解之類的複雜算法才能得到,也就是說,這種秘鑰即使被竊聽複制也沒關系,它的安全性依賴於複雜的算法,理論上竊聽者破解起來需要成千上萬年。

但是隨著竊聽者計算能力的提高,特別是量子計算機一旦成為現實,這些複雜的算法破解起來很可能易如反掌。怎麽辦?有量子計算機,就有量子密鑰。

與傳統私鑰不同的是,量子密鑰的密碼本再也偷不走,因為這種密碼本是由微觀量子態表示的量子密碼。

根據量子物理的基本原理,微觀量子態不可分割、不可克隆,就比如盒子里那只既死又活的貓,你一旦打開盒子看,貓就要麽死要麽活,再也不是原先那種既死又活的狀態了,這一性質從原理上保證了量子密鑰的安全性。

以著名的BB84協議[3]為例,信息的發送方發送一個個單光子給接收方,接收方收到光子後,逐個進行測量。對於微觀量子態來說,測量方式會影響測量結果,接收方只有用與發送方一致的測量方式,才能得到與發送方一致的結果。所以,接收方將接收每一個光子時的測量方法告訴發送方。發送方通過對比,保留下與自己測量方式相同的那些光子,告訴接收方,這就形成了量子密鑰。根據不可克隆原理,如果有人中途對光子進行攔截和測量,會改變光子的狀態,竊聽行為也就無法得逞。

因此,到目前為止,量子通信實際上指的就是量子密鑰分配技術,也就是傳送密鑰。對通信雙方來說,只要交換並確認共享了絕對安全、且隨時可以更換的密鑰,再用此密鑰對數據進行加密,那麽即使在普通網絡上傳送理論上也是絕對安全的。

當然,原理上的絕對安全不意味著實現起來完全沒有漏洞,實際使用中,光子源品質好壞、探測器效率高低等等,都可能成為攻擊者的目標。但這些都是技術層面上的問題,只要量子力學依然奏效,量子通信的絕對安全就值得期待。

2星地量子通信與全球量子通信網絡

因為全球光纖網絡的飛速發展,基於光纖技術的量子通道是最容易建立的。但人們很快發現,光纖的衰減效應成為量子通信技術向遠距離發展難以逾越的門檻。

在經典通信下,光纖信號的衰減可以通過放大器件進行放大後傳輸,只要建立好中繼站,光纖網絡便可以遍布全球。但到了量子通信,由於信息載體是單個的光子,量子的不可複制性也決定了單光子的信號是不可放大的,由於光纖固有的光子損耗,光量子傳輸很難更遠距離拓展。

基於自由空間[4]的量子通信技術則成為當前實現全球量子通信網絡的一個最優選擇。

考慮到地球曲率、傳輸距離、大氣、天氣等影響,在地球表面,100公里級別的自由空間的量子密鑰分發幾乎已經是極限,於是,基於低軌衛星中轉的量子通信可謂實現目標的最佳方案。

外太空的真空環境對光的傳輸來說是最好的媒介,幾乎不存在大氣引起的衰減和退相幹效應,利用衛星作為中轉平臺,科學家們可以在地球上的任意兩點之間建立起量子信道,極大地擴展了光子的傳輸距離。

理論上,只要我們能夠實現將光子傳出大氣層,配合星載平臺技術和光束精確定位技術,就有可能實現真正覆蓋全球的量子通信網絡。

3中國首顆量子衛星

由中國科學院院士潘建偉擔任首席科學家的中國首顆量子科學實驗衛星,8月16日淩晨在酒泉衛星發射中心由長征二號丁運載火箭發射至高度為500公里的預定軌道,衛星有效載荷包括量子糾纏源、量子糾纏發射機、量子密鑰通信機和量子實驗控制與處理機,共同完成糾纏光子的生成、發送、地面通信以及實驗控制。

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廣域量子通信網絡。來源:qnet.ustc.edu.cn

同時,地面建設有四個量子通信地面站(南山、德令哈、興隆、麗江量子通信地面站)和一個空間量子隱形傳態實驗站(阿里量子隱形傳態實驗平臺),在中國科學技術大學的量子科學實驗衛星控制中心的指揮和調度下,完成四項重要的科學實驗:星地高速量子密鑰分發實驗、廣域量子通信網絡實驗、星地量子糾纏分發實驗、地星量子隱形傳態實驗。

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地星量子隱形傳態。來源:qnet.ustc.edu.cn 

其中,四個量子通信地面站主要參與量子密鑰分發和量子糾纏分發,前者需要借助高精度的捕獲、跟蹤、瞄準系統,在地面與衛星之間建立超遠距離的量子信道,進行衛星與地面之間、基於誘騙態和基於糾纏的量子密鑰生成和分發,實現衛星與地面之間以量子密鑰為核心的絕對安全的保密通信試驗,並在此基礎上,與光學地面站及其附屬的局域光纖量子通信網絡相結合,通過衛星中轉的方式組建真正意義的廣域量子通信網絡;而後者,則需要衛星上的量子糾纏光源同時向兩個地面站分發糾纏光子,在完成量子糾纏分發後,對糾纏光子同時進行獨立的量子測量。通過對千公里尺度上量子糾纏態的觀測,開展空間尺度量子力學完備性檢驗的實驗研究。

而西藏阿里站的主要任務是配合衛星一起進行量子隱形傳態研究。該實驗將在量子存儲的幫助下,探索衛星與地面之間真正意義遠距離量子隱形傳態的可行性,在類空間條件下完成量子力學非定域性的實驗檢驗。

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西藏阿里地面站。來源:qnet.ustc.edu.cn

另外,衛星在軌還將首次進行洲際量子密鑰分發,衛星產生成對糾纏態光子,並將它們中的一方發送至位於北京和維也納的地面站,進而生成密鑰,連接中國和歐洲的量子通信網。

但是,在太空進行這些實驗難度相當大,地面站和在軌的衛星進行通信,需要根據衛星軌道和望遠鏡的天文指向,在地面站和衛星之間建立一個鏈路,地面站跟瞄要達到相當高的精度,才能建立捕獲並維持穩定的鏈路對準,完成量子通信。在衛星高速飛行的同時,如何保證衛星上的兩個激光器同時瞄準相距遙遠的兩個地面站,並同時傳輸密鑰?這種衛星與兩個地面站的高精度跟瞄在國際上也屬首次。此外,近衍射極限量子光發射、高保偏量子信號的偏振調制、高品質的糾纏光子源等等,都是這顆衛星的技術法寶。因此,這顆衛星帶上天的是科研團隊多學科、長時間在量子密鑰分發、多光子糾纏、量子隱形傳態等方面技術水平的集中體現。

4“天地一體化”網絡初步建成

中國此次發射的量子衛星主要任務是將地面上的量子糾纏實驗“搬到”外層空間,即通過連接地面上的量子通信網,完成星地量子保密通信、星地量子糾纏分發、星地量子隱形傳態等實驗。

可以說,這顆量子衛星肩負著科學和技術的雙重使命。

從科學的角度說,量子糾纏和量子隱形傳態,是量子力學領域當中最“詭異”的現象,連愛因斯坦也為此困擾,稱之為“幽靈般的超距作用”。雖然量子通信體系速度無法突破光速,但兩個遙遠糾纏粒子之間的“非局域”關聯,仍不時地試探著相對論的邊界。此次衛星在軌,就是首次在大尺度的空間對量子理論進行相關檢驗,即驗證糾纏光子分開千公里的尺度後,是否依然保持糾纏特性,並千公里的尺度上通過測量貝爾不等式,檢驗量子力學基本原理。

而從技術的角度,衛星在軌的重要實驗目標就是完成星地量子保密通信。這是目前世界唯一的星地量子信道,下一步,通過衛星將地面站、地面光纖網絡及其他地面終端連接,如果運行順利,天地一體化的量子通信網絡將初步成為現實,人們有望實現全球量子密鑰初步業務化運行。

完整的空地一體廣域量子通信網絡體系的構建,在國防、政務、金融和能源等領域將率先加以廣泛應用,與經典通信網絡進行連接,形成具有國際引領地位的戰略性新興產業和下一代國家信息安全生態系統。

值得一提的是,“墨子”衛星的此次洲際量子密鑰分發演示,也為國際同行開放了天地一體化實驗平臺。國內外同行均可申請使用衛星與自建地面站開展各種方案的星地量子密鑰分發和提取的關鍵技術研究。

5展望“全量子時代”

若要通過星地量子廣域網的方式實現覆蓋全球的量子通信,一個可以預見的方案是:地面的局域網(比如實用化城域光纖量子通信網絡)可以利用量子中繼技術建立並實現傳輸和覆蓋,而在兩個區域之間利用衛星實現自由空間光量子傳輸和衛星平臺的中繼,從而實現兩個分隔遙遠的地面光纖網絡的相互聯通。

更進一步,未來若發射更多的量子通信衛星,空間衛星有望形成網絡,那時基於衛星網絡的全球化量子通信可能成為現實。通過衛星組網,可以有效突破地影區限制,星載量子存儲、星間量子中繼、超遠距離量子糾纏分發都可以通過衛星網絡實現。

我們甚至可以大膽想象,有一天,互聯網將以量子計算機作為節點,通過量子信道進行連接,量子網絡中傳送的信息大部分不再是經典的0或1,而是由量子態,高效率的量子計算配合高保密的量子通信,“量子互聯網”得以實現。

雖然距離這一天還有很長的路要走,但是當那一天到來的時候,我們的下一代回望過去也許會感嘆,自全球首顆量子衛星“墨子”號升空始,基於衛星的全球化量子通信網絡建成後,錦江春色,玉壘浮雲,全世界的通信格局得以深刻改變。

量子 科學
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一個 巨大 進步 國際 著名 科學家 科學 中國 首顆 量子 實驗 衛星
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被質疑跟風量子通信 盛洋科技遭上交所問詢

盛洋科技晚間發布公告稱,公司收到上海證券交易所下發的《關於對浙江盛洋科技股份有限公司簽訂戰略合作協議事項的問詢函》,要求盛洋科技進一步披露九州量子的研發實力;衛星通信業務與公司主業的關聯度;公司“已有的衛星通信接收方面的產業化經驗”具體是什麽。

盛洋科技昨日晚間發布公告稱,依托九州量子在量子通信上的研發成果、技術和盛洋科技已有的衛星通信接收方面的產業化經驗, 盛洋科技擬與九州量子共同研發量子衛星通信接收方面的設備和相關產品、進行相關核心量子通信產品(如:量子隨機數發生器、量子堡壘機、光量子交換機等)的 產業化生產、拓展量子通信有關的軍事應用領域、研發制造軍用產品,雙方計劃共同設立一支10億元的量子通信產業基金。

而盛洋科技收到問詢函疑為“跟風”量子通信概念。量子通信是近期市場炒作的一大熱點之一,領漲各個板塊。8月16日,我國科學家自主研制的世界首顆量子科學實驗衛星“墨子號”成功發射,我國在世界上首次實現衛星和地面之間的量子通信,並結合地面已有的光纖量子通信網絡,初步構建了一個天地一體化的量子保密通信與實驗體系。上周五早盤,量子通信概念股走高,截至發稿,三力士漲7.03%、福晶科技漲4.86%、中信國安漲4.83%、永鼎股份漲3.63%、浙江東方漲3.16%、新海宜漲3.19%、凱樂科技漲2.76%、三維通信漲2.68%。

質疑 跟風 量子 通信 盛洋 科技 上交所 上交 問詢
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盛洋科技“跟風”量子通信遭上交所問詢

盛洋科技8月31日晚間發布公告,公司於2016年8月31日收到上海證券交易所下發的《關於對浙江盛洋科技股份有限公司簽訂戰略合作協議事項的問詢函》。

公告顯示,上交所要求盛洋科技進一步披露九州量子的研發實力;衛星通信業務與公司主業的關聯度;公司“已有的衛星通信接收方面的產業化經驗”具體是什麽。此外,上交所要求公司審慎評估雙方簽訂的框架性協議在執行過程中的不確定性。雙方擬設立的10億規模量子通信產業基金的具體計劃也被要求詳細披露。

根據盛洋科技昨日晚間公告,依托九州量子在量子通信上的研發成果、技術和盛洋科技已有的衛星通信接收方面的產業化經驗,盛洋科技擬與九州量子共同研發量子衛星通信接收方面的設備和相關產品、進行相關核心量子通信產品(如:量子隨機數發生器、量子堡壘機、光量子交換機等)的產業化生產、拓展量子通信有關的軍事應用領域、研發制造軍用產品,雙方計劃共同設立一支10億元的量子通信產業基金。

盛洋科技在公告中披露,九州量子是一家依托於國內外頂尖量子信息科研團隊並掌握核心技術的全國首家量子通信網絡運營和應用技術產業化的高科技企業。而據半年報披露,盛洋科技是一家電線、電纜制造商,主要產品包括同軸電纜、數據電纜、銅內導體和高頻頭,今年上半年實現凈利潤1181.68萬元。

對於上述內容,上交所要求盛洋科技補充披露九州量子的核心研發團隊情況、所掌握的主要量子通信技術、所生產的主要量子通信產品;其中何種技術和產品將納入本次合作範圍,要求詳細說明其產業化應用情況。盛洋科技被要求說明公司“已有的衛星通信接收方面的產業化經驗”具體有哪些,並說明衛星通信業務與公司主業的關聯度,以及公司目前在量子通信方面的人才、技術、資金等相關必要儲備。二者是否具備拓展軍用量子通信領域的相關資質、經驗和業務優勢也受到上交所關註。

盛洋 科技 跟風 量子 通信 上交所 上交 問詢
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中國實驗室為城域量子傳輸打下基礎

“至少我們可以一起死了。”好多影迷或許還記著《星際迷航》里這樣的片段,這是McCoy醫生和Spock在外星被敵人包圍時的一聲嘆息,但正是這個時候Spock被飛船瞬間傳送走了,留下一臉無奈的McCoy孤軍奮戰:“Again?”

你也許還在對這里人類瞬間傳輸(Teleportation)的技術感到不可思議。但這樣的科幻場景近日正在中國和加拿大兩地的實驗室演繹。

“幽靈般的超距作用”

本周在《自然》雜誌子刊《自然·光子學》上發表的兩篇論文,闡述了中國合肥市和加拿大卡爾加里市通過數千米光纖網絡的量子隱形傳態試驗。這兩項獨立研究表明,通過城市網絡進行量子隱形傳態(quantumteleportation)在技術上是可行的,並為未來城市範圍的量子技術和通信網絡,比如量子互聯網打下了基礎。這標誌著科學家們已經在量子旅行領域取得重大突破。

不過和《星際迷航》中傳輸的是星際艦隊的官員不同,這兩個研究團隊是在城市光纖網絡中將量子信息傳送出數公里遠的距離。這種突破可幫助創建更快的“量子互聯網”、更安全的計算機網絡,未來甚至有可能幫助人類實現“瞬間移動”(或稱量子隱形傳輸)。

其中合肥的研究是由此前負責“墨子號”量子通信衛星的首席科學家、中科大潘建偉、中科大張強等與中國科學院上海微系統與信息技術研究所、清華大學、上海交通大學等研究機構合作完成的。研究人員在合肥量子城域通信試驗網上首次實現了預先糾纏分發的獨立量子源之間的量子態隱形傳輸,為未來可擴展量子網絡的構建奠定了堅實基礎。

量子隱形傳態是一種傳遞量子狀態的重要通信方式,是可擴展量子網絡和分布式量子計算的基礎。在量子隱形傳態中,遙遠兩地的通信雙方首先分享一對糾纏粒子,其中一方將待傳輸量子態的粒子(一般來說與糾纏粒子無關聯)和自己手里的糾纏粒子進行貝爾態分辨,然後將分辨的結果告知對方,對方則根據得到的信息進行相應的幺正操作。

愛因斯坦曾稱這種量子糾纏現象為“幽靈般的超距作用”,可被用於遠距離傳輸信息。糾纏態預先分發、獨立量子源幹涉和前置反饋是量子隱形傳態的三個要素。在此之前,國際上還沒有任何一個量子隱形傳態實驗同時滿足上述所有要求。

此前的研究中顯示,粒子可以在室內範圍瞬間傳輸,甚至光線曾被傳輸穿過奧地利多瑙河。而此次的兩項研究證實通過城市光線進行量子隱形傳輸是可行的。新的研究可幫助創造“量子互聯網”,與當今網絡相比,它的速度更快、更高效、更安全。

潘建偉小組首先和清華大學合作開發了適合光纖網絡傳輸的時間相位糾纏光子源,然後通過發展皮秒級的遠程光同步技術和使用光纖布拉格光柵進行窄帶濾波,成功地解決了兩個獨立光子源之間的同步和幹涉問題;接著開發了針對遠距離光纖所造成的延遲和偏振漲落以及實驗系統的穩定性等問題的主動反饋系統;最後利用中科院上海微系統所開發的超導納米線單光子探測器,在合肥量子城域通信網絡的30公里鏈路上實現了滿足上述三要素的量子隱形傳態實驗。

同日,《自然·光子學》也在線發表了加拿大WolfgangTittel小組在Calgary的光纖網絡中利用獨立源的量子隱形傳態實驗結果。

量子計算機邁出實用化步伐

該實驗的成功受到高度評價,業內稱贊其“極大地推動了量子信息領域的研究”,“提供了一個符合未來量子通信網絡應用的藍圖”,“由於量子隱形傳態在眾多量子通信方案中扮演的重要角色,這樣的首次實驗驗證將是量子技術發展過程中的重要里程碑”。

巴黎國家科學研究中心量子計算機專家弗雷德里克·格羅斯漢斯(FredericGrosshans)說:“這兩項實驗已經證明,在城市範圍內實現量子隱形傳輸在技術上是可行的。毫無疑問,將來許多有趣的量子信息試驗將幫助建立這種網絡。”

紐約城市大學物理學教授加來道雄(MichioKaku)表示,這種技術突破可幫助人類瞬間移動。他稱這種技術在本世紀末即可成為現實,人類在宇宙中“瞬移”只是時間問題。

除此之外,這兩項實驗也將對加密技術產生影響,幫助信息更安全地傳輸,包括在地球和太空船之間的通信。而且,量子隱形傳輸也可被用於金融領域,比如確保遠距離情況下的銀行賬戶安全。

不過這種遠距離的光纖傳輸要得到更加實際的應用,還得依賴於量子計算機的研發。中科院量子信息與量子科技前沿卓越創新中心、中科大上海研究院張文卓副研究員對《第一財經日報》表示:“這是量子比特首次在城市光纖網絡中實現遠距離傳輸,過去還僅限於實驗室級別。但是量子比特的發展方向是為未來量子計算機之間的通信實現全量子互聯網建立基礎。”

目前谷歌、微軟和阿里都已經建立了量子計算機實驗室。此前有外媒報道,谷歌將“最快明年年底之前就能實現目標”。然而張文卓表示:“量子計算機的研發門檻之高、難度之大,不太可能在短時間內實現。”就連谷歌高薪聘請的來自加州大學聖巴拉拉分校的知名物理學家約翰·馬提尼斯(JohnMartinis)也曾表示:“嘗試制造一臺實際意義上的量子計算機,簡直是物理學上的一個噩夢。”

不過中國科學院院士、中科院量子信息重點實驗室主任郭光燦此前在接受采訪時表示,就量子計算機這一前沿性科學領域由作為企業的谷歌引領這一點而言,足以說明量子計算機已非昔日科研機構“象牙塔”里的探索性科學課題,而是已經歷史性地“邁出了實用化的步伐”。

中國 實驗室 實驗 城域 量子 傳輸 打下 基礎
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