量子科技，下一個時代？

向治霖

量子安全手機(jī)在此刻出現(xiàn)，更容易讓人感受到的，是它的象征意義：量子科技，從此開始走入尋常生活。

自從2019年9月，谷歌宣布實(shí)現(xiàn)“量子霸權(quán)”以后，量子科技的發(fā)展明顯變快了。

競逐的國家選手基本就位。2020年，美國在5月發(fā)布了“量子網(wǎng)絡(luò)的戰(zhàn)略構(gòu)想”，布局通用量子計算機(jī)的未來。德國方面，在6月擬投20億歐元，扶持一系列科技行業(yè)，其中，就有對量子技術(shù)的實(shí)用化研究。到了7月，韓國三星聯(lián)手SK電訊，推出了全球第一款5G量子通信手機(jī)。

2020年12月4日，中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)宣布，該校潘建偉、陸朝陽等組成的研究團(tuán)隊(duì)與中科院上海微系統(tǒng)所、國家并行計算機(jī)工程技術(shù)研究中心合作，構(gòu)建了76個光子100個模式的量子計算原型機(jī)“九章”。這一成果，使得我國成功達(dá)到了量子計算研究的第一個里程碑——量子計算優(yōu)越性，即“量子霸權(quán)”。

大國都在布局量子科技，這不是巧合。從技術(shù)的發(fā)展上看，未來可能有重大突破的，就是量子科技的領(lǐng)域。有人提出，它可能是下一個“工業(yè)革命”，這意味著 ，它將帶來一個新的時代。

不過，形成鮮明對比的是，普通人對它似乎不感興趣，量子科技遭遇了“官熱民冷”。追究起來，量子科技偉則偉矣，但是太“高冷”了，不少人還沒明白，它到底是個啥。

翻車了？

讓人心酸又好笑的是，量子科技的實(shí)用化，它給人的第一印象似乎很壞。

早在2020年11月12日，國盾量子聯(lián)手中國電信，推出了一款“民用”的國產(chǎn)量子通信手機(jī)，但它招致的，更多是質(zhì)疑與嘲笑。

在當(dāng)天的烏鎮(zhèn)互聯(lián)網(wǎng)之光博覽會上，官媒“俠客島”的記者介紹這部手機(jī)，在微博起了標(biāo)題《量子安全手機(jī)，你見過嗎？》。熱度第一的評論卻是，“咳，量子鞋墊我都見過”。其它的評論也附和說，“不稀奇，很多保健品都是量子的”，“一聽到量子，就知道是老騙子了”。更有人篤定地說，“但凡沾上量子兩個字的，沒有不是騙子的”。

這也難怪網(wǎng)友過激。“量子波動閱讀”的魔性場面，至今還令人印象深刻，“量子+”保健品的搭配，更是層出不窮久矣。量子力學(xué)本身就難懂，多年來的噱頭營銷，讓消費(fèi)者對它敬而遠(yuǎn)之。

“別問，問就是量子力學(xué)”，“別問，問就是平行世界”，以及另一個流行語“遇事不決，量子力學(xué)”，調(diào)侃的都是同一類事實(shí)：太多浮夸或者虛假的商業(yè)行為，將好好的理論，變成了玄學(xué)。

但是這一次，來的是真家伙。

中國電信自不必說，國盾量子，全名“科大國盾量子技術(shù)股份有限公司”，發(fā)源于中科大、在科創(chuàng)板有“量子第一股”稱號，是一家量子科技公司。

解決了信任問題，用戶們?nèi)孕枇私?，“量子通信手機(jī)”究竟是什么？如果顧名思義，“量子通信”應(yīng)該是指利用量子承載和傳輸信息，但現(xiàn)在的“量子通信手機(jī)”只用到了量子加密技術(shù)。

也就是說，用戶拿它打電話時，使用的仍然是經(jīng)典通信，但通話的內(nèi)容多了一層“量子密碼”。所以，量子安全手機(jī)的說法更準(zhǔn)確，它的特點(diǎn)也很明顯，“無條件的安全”。意思是說，使用它收發(fā)的信息，無論誰也不能破解。

為什么是“無條件安全”？在這里，量子的特性起了作用。由于傳輸時的光子是疊加態(tài)的，那么，即便它被盜取，也不能形成密鑰。

另外，由于量子的不可克隆原理，竊聽者無法造出相同狀態(tài)的一批光子，也就不能“貍貓換太子”誘騙密碼。當(dāng)然，要盜取發(fā)送的全部光子，本身就是不可能的。

量子的特性決定，這種密鑰分發(fā)的技術(shù)不會被破解。但這尚屬理論的范疇，實(shí)驗(yàn)室里實(shí)現(xiàn)了多少是一回事。落到用戶手里的技術(shù)有多少，則是另一回事。

第一步

即將上市的量子安全手機(jī)，野心不小，但目標(biāo)似乎定得不高。中國電信相關(guān)人士介紹說，計劃在未來5年內(nèi)，量子加密通信的用戶增加到100萬左右。

才100萬？比起中國的手機(jī)用戶數(shù)量，幾乎可以忽略不計。其實(shí)，這也是不得已，量子通信網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)，畢竟剛剛開始，量子加密通信要投入民用，“基礎(chǔ)設(shè)施”的不足，想必會是很大的掣肘。所以，理論的歸理論，目前能對用戶端實(shí)現(xiàn)的，在技術(shù)上有所“減配”。

因此，量子科技實(shí)用化邁出的這一步，很難有樂觀的預(yù)期。首先，目前的經(jīng)典通信也有很強(qiáng)的加密技術(shù)，對于“無條件安全”，有多少用戶是“剛需”呢？

更重要的是，對普通人而言，這項(xiàng)技術(shù)吸引力很小。第一，普通人首先要面對，它從聽起來酷炫的“量子通信”，降級為“量子加密通信”。第二，技術(shù)層面上，現(xiàn)在還沒有實(shí)現(xiàn)“量子中繼”，要借助經(jīng)典通信的中繼站，就不是實(shí)際的“無條件安全”。第三，量子加密通信的基礎(chǔ)設(shè)施還很少。第四，技術(shù)在手機(jī)端的進(jìn)一步“減配”。如此看來，五年內(nèi)爭取到100萬用戶，這個目標(biāo)雖然小，但是卻是務(wù)實(shí)的。

量子安全手機(jī)在此刻出現(xiàn)，更容易讓人感受到的，是它的象征意義：量子科技，從此開始走入尋常生活。

在路上

或許可以換種說法，量子安全手機(jī)不是“當(dāng)下”的產(chǎn)品，它更象是一款面向未來需求的手機(jī)。這是因?yàn)椋傲孔影詸?quán)”一旦實(shí)用化，其強(qiáng)大的算力可能破解現(xiàn)在的加密技術(shù)。

“量子霸權(quán)”也叫量子計算優(yōu)越性，意即在一些特定的算法上，量子計算機(jī)比經(jīng)典計算機(jī)有碾壓式的優(yōu)勢。優(yōu)勢有多大？按官方說法，量子計算原型機(jī)“九章”處理“高斯玻色采樣”的速度，比目前世界上最快的超級計算機(jī)快100萬億倍。實(shí)驗(yàn)顯示，當(dāng)求解 5000 萬個樣本的高斯玻色取樣時，“九章”需 200 秒，而目前世界最快的超級計算機(jī)“富岳”需 6 億年。

未來正在路上，但這條路要走多久，尚未可知。2020年11月18日，在一個高峰論壇上，中國科學(xué)院院士潘建偉說，量子加密通信的大規(guī)模商用，以及可用的量子計算機(jī)的實(shí)現(xiàn)，據(jù)他預(yù)計，大概要有20至30年時間。

量子科技的發(fā)展比想象中快。對今天的人來說，完全無法想象的事物，正在加速變成現(xiàn)實(shí)。