潘建伟眼中的「新量子革命」

信息交互，这是一个从古至今一直在「交替变革」的主题。

从远古「智人」的符号和语言、到有了书和纸、中西方的「百家争鸣」、第一次/第二次工业革命，信息交互的效率一步一步地在提高。

而与此同时，信息交互的发展，让其安全性，又成为了一个重要的内容。

在数据、算力等爆炸增长的当下，又该如何保证信息交互与安全的平稳发展呢？

中国科学院院士潘建伟给出了答案：

量子通讯和量子计算。

△ 中国科学院院士 潘建伟

潘建伟先是对「量子」、「量子叠加」、「量子比特」、「量子纠缠」等基本概念做了详实且通俗的介绍。

当人们有能力将一个个量子比特，按照需求进行单个调控时，便催生出了一个新的学科——量子信息科学。

潘建伟表示，量子通讯可以一种原理上无条件安全的通信方式，利用量子计算可以提供非常强大的计算能力，用于各种各样的复杂系统的研究。

量子通讯的第一个应用，便是量子密钥分发。

这是由于量子具有不可分、测不准等特性、原理，所以一旦有「窃听者」想要对其「图谋不轨」，就会被发现。

除此之外，还可以利用量子纠缠，把一个粒子的量子信息从一个地方的转移到另外一个粒子上，而不用传输这个物体本身。

潘建伟举了一个非常形象的例子：

假如我在合肥要来深圳腾讯总部开会，坐飞机来不及了怎么办？如果两个地方的实验室，刚好有一团纠缠物质，那么就可以把合肥的潘建伟，跟这个纠缠物质做一个操作，把他纠缠起来。而后便可以得到一种信息，再通过网络，可以在腾讯的实验室中，把潘建伟再构造出来。

这个过程，就是我们所熟知的量子隐形传态。

当然，目前的技术无法对非常复杂的事物做这样的操作，只能是几十个、几百个甚至几百万个粒子组成的系统。

而这，便构成了量子计算机的一个基本单元。

由于量子比特可以处于叠加状态，所以其计算能力是呈指数级增长。潘建伟对此举了个例子：

利用一台万亿次的经典计算机分解一个300位的大数，大概需要15万年；但当你利用一台万亿次的量子计算机，只需要一秒钟就行了。

有这样的能力，在量子通信方面，可以利用光纤，非常方便地在城市里面把秘钥送给千家万户。

在两个城市之间，可以利用所谓的中继器进行连接，实现城市之间的量子通信。

更大范围的，可以利用卫星中转，来实现远距离的量子通信。

例如，2016年8月，中科院便成功发射「墨子号」量子科学卫星，实现了三大科学任务：

实现了星地的量子密钥分发。

实现千公里量子纠缠的分发，证明了两个纠缠粒子，具有爱因斯坦所说的「遥远地点之间的诡异的互动」功能。

实现了千公里量级的量子隐形传态，这对未来的量子互联网具有很大的意义。

最后，潘建伟对量子通讯、量子计算做了一些展望。他希望：

经过10-15年时间，能够完整地发展天地一体广域量子的通讯网络技术体系，为形成下一代的国家信息安全生态系统的奠定基础。

希望在量子计算方面，通过对数百个量子比特的相干操纵，能够对一些现实的问题的求解，能够超越目前的超级计算机，并且能够来解决一些重大的科学问题。

能够研发具备基本功能的通用量子计算原型机，来初步探索对密码分析、大数据分析等方面的相关应用。

资料来自 腾讯WE大会的报道