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    決戰量子之巔-量子技術:從來都不是說說而已

    2017-07-21   

    中國電源產業網

    導語:也許在幾年前,量子和物聯網這兩個名詞聽起來還一個比一個“忽悠”。這也無怪吃瓜群眾們難辨是非,畢竟越是看起來“高深莫測”的事物在發展和落地的過程中越難前行、越容易陷入“羅生門”、也越容易出現變數。在諸多變數中,最難得的是看到兩者在各自修行的路上保持著幾乎同步的自我提升速度,因而成就了兩者半年來惺惺相惜、互相提攜的發展之道。今天,我們就來說說量子技術是怎么被物聯網“連哄帶騙拉跑偏”的…(放心,這篇我們不講技術。一個字都不講。)

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    也許在幾年前,量子和物聯網這兩個名詞聽起來還一個比一個“忽悠”。這也無怪吃瓜群眾們難辨是非,畢竟越是看起來“高深莫測”的事物在發展和落地的過程中越難前行、越容易陷入“羅生門”、也越容易出現變數。在諸多變數中,最難得的是看到兩者在各自修行的路上保持著幾乎同步的自我提升速度,因而成就了兩者半年來惺惺相惜、互相提攜的發展之道。今天,我們就來說說量子技術是怎么被物聯網“連哄帶騙拉跑偏”的…(放心,這篇我們不講技術。一個字都不講。)

    縱觀半年多以來,一直“漂浮在空中”的量子技術通過不斷拉幫結派、探索與實踐、試錯與糾偏等方式,渴求“南向”的落地和“北向”的上天:前者指的是量子通信技術和量子計算在各行業中的創新式應用,后者即發射各種量子衛星,這些“不拘一格”的量子衛星不僅承擔了驗證諸多已知未知的量子物理特性之使命,更以其顛覆性的通信和計算特性進入物聯網的視野,成為其通信層、平臺層的一道閃瞎眼的風景線。

    iot101君作為量子技術的NC粉,最大的誠意便是將本年度閃瞎眼的這些風景剪影成輯,并試圖探求一下下半年它會給物聯網帶來哪些更驚艷的饋贈。

    量子技術:從來都不是說說而已

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    如同物聯網被稱作“第四次科技革命”是基于物聯網基本的三層架構中,每一層都實現了不俗的突破與飛躍(底層傳感器技術迅猛發展、中層多種類型的通信技術的激烈角逐、應用層呈井噴式涌現)一樣,量子技術近年來被持續看好的原因也在于,量子本身已經歷了一次次演進和突破,研究成果不斷刷新大眾層面的認知極限。

    作為非量子技術的科研人員,iot101君很難評判每項技術突破的真正科學價值,或者它們都是推動量子車輪滾滾向前的整體,無法分割和比較高低上下。以下是從中節選幾項影響力較大的成果:

    • 今年5月份,中科院潘建偉及其團隊宣布,世界首臺光量子計算機誕生!團隊在去年首次實現十光子糾纏操縱的基礎上,利用高品質量子點單光子源構建了世界首臺超越早期經典計算機的單光子量子計算機。

    • 同時,該團隊還宣布,利用超導量子線路演示了求解線性方程組的量子算法,證明了通過量子計算的并行性加速求解線性方程組的可行性。

    • 今年6月份,我國的量子衛星“墨子號”首次實現千公里量級的量子糾纏。此次實驗通過距離總長在1600-2400公里之間的兩個星-地下行線路,驗證基于衛星的、糾纏光子對在地面相距1203公里的兩個接收站間的分發。

    • 本周,哈佛大學研究團隊在近日召開的莫斯科國際量子技術大會上宣布,他們已經制造出迄今最強量子系統,創51個量子比特新紀錄!能模擬一種化學反應,研究原子間相互作用。此前,谷歌公司在4月份曾強勢宣布,將在今年底打造出49個量子比特的量子計算機。(當然,也僅僅是宣布…而已。)

    綜上來看,以中美為首的量子通信選手互不相讓,一路攻堅克難,并一次次刷新量子糾纏規模的上限!尤其在哈佛大學的研究成果中,實現51個量子比特的糾纏,就意味著以50個量子比特為臨界點的“量子霸權”時代將不再遙遠。根據目前的資料,哈佛成果尚未有明確的展示,因此無法判斷其“量子霸權”的威力。

    量子通信之于物聯網通信層:特殊又平凡

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    猶記得在年前,包括英國在內的諸多國家發布了略顯激進的量子發展路線圖,并提出了量子技術報告《量子技術:時代機會》,其中包括五大量子應用的主力領域,分別是:原子鐘、量子成像、量子傳感和測量、量子計算和模擬、量子通信?,F在來看,量子通信和量子計算起跑在了靠前的位置。

    尤其在中國,作為量子通信的絕對支持者,一直都走在產學研結合的實踐之路上。

    • 今年5月份,中國科學家成功實現史上首次反事實量子通信。研究人員在不發送任何物理粒子的情況下將一幅黑白位圖從一個地點傳送到另一個地點,這在通信史上尚屬首次。該研究由中國科學技術大學、中科大上海研究所以及清華大學的中國科學家合作設計和實驗,用嵌套式的量子芝諾效應成功實現反事實通信。

    • 除了學術支持外,企業的積極參與也是量子通信落地的助推劑。6月份,據阿里首席通信科學家謝崇進透露,阿里除了持續深耕量子通信技術,還會通過阿里云,向全球企業輸出量子通信的安全服務。

    • 緊接著,7月份,中國首個商用量子通信專網測試成功。濟南黨政機關量子通信專網完成測試,保密性、安全性、成碼率的測試均達到設計目標,整套網絡預計今年8月底正式投入使用。

    眾所周知,量子通信最令人稱道的特性是光速傳輸和絕對安全(當然,任何絕對都是相對的)。這兩項對于解決物聯網領域當前痛點而言,堪稱量身打造。它可以承載海量數據的極速傳輸,還可破解物聯網信息安全黑洞。量子以其無可破解的加密機制,以量子密鑰的形式服務于物聯網芯片中,將重要數據的傳控通過量子密鑰加密,可將物聯網端到端安全提升N個段位。未來在工業互聯網、智能家居、車聯網、區塊鏈等領域有著無窮想象力。

    有人稱5G是物聯網通信層的白馬騎士,然后就遭到量子通信的NC粉打臉稱,量子計算的時代,瞬間秒5G為渣渣!然而,5G都呼之欲出了,量子通信的進程,以及與進程對應的成本問題……似乎是最大的短板。因此,客觀來講物聯網對于量子通信更多的是展望,短期商用確實亞歷山大。從這個角度來講,量子通信雖集萬千寵愛于一身,卻也有兩面性。

    年輕的量子計算還急需首秀證明

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    量子技術在超越自身的同時,也不斷挖掘更廣泛的應用可能性,尋求與不同領域的碰撞與結合。然而,從產業發展角度來講,技術并非越高大上最好,而是以最客觀的經濟效應和社會效益來衡量。

    谷歌、IBM作為量子計算技術的推動者,可謂不遺余力。今年年初,兩位相愛相殺接連提出了超級激進的量子目標。夢想還是有的,萬一實現了呢?

    • 谷歌計劃年底前利用自家量子芯片打造出擁有49個量子位的量子計算機,若計劃實現,這將是世界上第一臺超越傳統計算機的量子計算機,而以49個量子比特為臨界的“量子霸權”時代業終將成真。

    • 緊接著,IBM宣布計劃在年內推出世界上首個商業通用量子計算平臺。這個系統叫做IBM Q,該項目建立在IBM圍繞現有云計算服務開發的專有技術Quantum Experience的基礎上,共享其相應的量子計算 API,借助開發者的力量共同構建量子計算生態圈。

    一個是規模上的野心,一個是生態化和云化的開源思路,量子計算果然是一個殊途同歸的目的地。然而這些都還停留在口頭上,真槍實戰的產業融合并非這個樣子。若論正確的打開方式,還要看大眾這個“門外漢”放大招:

    • 大眾集團公布「量子計算」北京交通計劃,旨在全面解決擁堵問題,并且,在計算領域并無專長的大眾選擇的合作伙伴就是量子計算公司的開山鼻祖D-Wave。利用 D-Wave量子計算云平臺模擬出每輛車從市中心到達機場的最佳路線,該項目的目標是在32公里的路程中以最快的速度到達目的地。

    這一做法不僅貼合了當下痛點,更與直觀的經濟、社會效應掛鉤。是首次真正的落地,也是量子計算能力的真實體現,也是證明未來潛力的最有效的途徑。在數據量漸成數據洪流的當下,量子計算將開啟人工智能+物聯網全新的市場前景。物聯網產業上的你,需要的不也是這樣一個計算性能吊炸天的神隊友嗎?

    門派之爭:從未停歇也無需停歇

    如果世界不是多元化的,那么有了牛頓建立起來的看似顛撲不破的完備的力學體系,則無需量子力學體系來證明前者的荒謬。如果量子力學不是多元的,那就不會上演上個世紀在硝煙彌漫的愛玻相約十年一戰的巔(xiu)峰(en)論(a)劍(i)了。

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    因此,這門尚處年幼的學科在發展中亦需百家爭鳴。目前,實現量子特性的基礎,即穩定糾纏態量子對的制備方法有幾大主流幫派,其中包括超導回路、囚禁離子、硅量子點、拓撲量子和光量子制備方法。

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    其中,主流玩家包括我國中科院及其產學研合作伙伴、谷歌、IBM、微軟、Intel選擇的路徑都不同。同一個夢想,抵達的方式有千萬種。對此,iot101君想對你們說一句,干得漂亮!

    最后福利《決戰量子之巔》,愛玻這對相愛相殺的CP。這些年,常被你們和你們的刷屏。

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