量子通信到底是什么

宋下木

许多不明就里的人一提起量子通信，就以为是实现了什么超光速通信的颠覆性黑科技，以后要远距离传输个什么数据都可以瞬间完成了。其实这和量子通信的真正意思相去甚远。

量子通信是加密不是传输

量子通信是加密概念，而不是传输概念，更不是什么超光速通信。

举一个简单的例子来说明。假设你有两个朋友，一个在广州，一个在北京，你自己则在中间的上海。你们三个人事先说好，你会随机给这两个朋友中的一个人寄一个苹果，另一个人寄一根香蕉。那么当你的广州朋友收到苹果时，他会瞬间知道你给北京朋友送的是香蕉。在你广州朋友打开盒子看到苹果的那一个瞬间，确实是以比光速还要快的速度获得了关于你北京朋友收到了香蕉的这个信息，但这个“信息”并非实际存在的信息，甚至接收到第一个信号还要依靠传统的邮寄运输模式。

当然真正的量子通信要远比两个水果复杂得多，但本质完全一样，量子通信从来不是超光速传递信息，而是无论采取何种方式都必须依靠经典通信技术参与，所以更无“颠覆”一说。

量子通信区别于经典通信，实质上是量子的“不可破解性”。比如上个例子中的“苹果”和“香蕉”，可以看成是两个纠缠起来了的量子，一个人拿到了其中一个，就可以判断出另一个。但如果不知道“苹果”和“香蕉”的纠缠关系，哪怕截获了整个苹果，也猜不出另一方收到的是什么水果。

在现实应用里当然没有两个水果那么简单，“苹果”会变成一个无穷复杂的量子，那么能和其对应的“香蕉”，就是另一个无穷复杂的惟一量子，两个量子就是“纠缠态”，所以量子通信里量子的用途，最终是保密而不是传输。

量子通信和量子计算

是两回事

量子技术在现实应用方面，一直有两大主要分支，第一是量子通信，第二是量子计算。这两者听上去也很容易混淆，但其实代表着完全不同的两种技术路数。总体来说，中美两国恰好是选择了两个不同的方向。

在量子通信产业化方面，中国无疑领先于美国。

量子通信的商用性主要就体现在数据保密上，比如，网上银行数据的远程灾备应用、金融机构信息数据的采集应用、金融信息交易应用以及银行同城数据生产和灾备应用等。目前量子通信里面研究的主要进展，就是把一对纠缠态量子之间的距离尽可能拉长。比如，中科大潘建伟院士团队实现的“多自由度量子隐形传态”研究，刚刚被评为2015年度国际物理学领域的十项重大突破之首。潘建伟团队将量子之间的安全距离进一步扩展到了地面200千米以上，这在低耗能的太空意味着2千米的距离，量子通信卫星由此成为可能，下一步就是大规模量子网络。

但是美国为什么要搞量子计算？这和硅谷这几年全力投入机器学习和人工智能的风潮有关系。虽然量子计算的应用其实很受限，但和人工智能的核心部分却异常匹配，可能是未来真正强大的人工智能出现的基础。

所以，虽然量子通信是当之无愧的信息安全利器，但相比起来，量子计算一旦被攻破，则可能是类似蒸汽机之于工业文明那样的新一代科技引擎，甚至是人类文明的一大步。

美国目前做量子计算机最有名的是D-Wave公司。谷歌和NASA已经一起对其进行了联合投资。D-Wave公司出品的超级计算机名为D-Wave2，比目前Intel最快的芯片还要快上11000倍。

但哪怕是D-Wave的量子计算机，也只能算得上是特定用途的量子计算机，还远远称不上是通用量子计算机。