王月亮

2016年8月16日，当中国奥运健儿在巴西里约热内卢为国争光时，酒泉卫星发射中心用长征二号丁运载火箭，将世界上首枚科学实验卫星“墨子号”发射升空，在通信技术领域为中国摘得了一枚金牌。

“墨子号”的成功发射，将我国自主研发的量子通讯设备带上了太空，它将产生并发出光量子，与地面信号接收系统实现“针尖对麦芒”式超高精度对接。这意味着一个通信新时代——量子通信时代即将到来。全世界的通信方式，在不久之后都将发生翻天覆地的变化。

通信界的新霸主——量子通信

1993年，美国科学家贝内特率先提出了量子通信的概念，此后，世界各国就掀起了一场在量子通信领域的科技竞赛。

量子，是目前已探测到的微观物理世界中最小的单位，它小到无法分割，却存在许多不可思议的“特异功能”。

比如，快是量子的一大特色。两个量子间的信息传播速度，竟然可以达到光速的一万倍！这是什么概念？太阳与地球的距离大约为1.5亿千米，一束太阳光照射到地球表面需要大约8.3分钟，而这么长的距离，两个量子间的信息传播只需0.048秒。爱因斯坦他老人家生前怎么也不信世上还有比光速更快的速度，但量子这匹速度界的黑马，终于还是被后世的科学家发现了。

量子还有一项“特异功能”，那就是不可测量。它非常顽皮，一直处于飞速运动状态，如果科学家用工具控制它、非要它停下来对它进行观察和测量，它就会改变原来的属性——这一招式可形容为“鱼死网破”“同归于尽”。你不是要观察我吗？好呀，来吧，反正我已经不是原来的我了！

量子的这些“特异功能”，让科学家们看到了量子通信的无量前途——几乎零损耗、零延时的超快速度；绝佳的保密性能——光是这两点，就足以将传统通信秒杀。

近二十多年来，在各国科学家的共同努力下，量子通信技术已取得了多项突破性进展。而“墨子号”成功发射后，将借助卫星平台，进行星地高速量子密钥分发实验，并在此基础上进行广域量子密钥网络实验。它是空间量子通信实用化的一次重大尝试。如果实验成功，人类又向量子通信时代迈进了一大步。

不可破解的量子密钥

在通信领域，“密钥”一词司空见惯。顾名思义，“密钥”就是“秘密的钥匙”，它是在明文转换为密文或将密文转换为明文的算法中输入的参数。然而“一物克一物”，容易受黑客威胁是密钥的死穴。尽管密钥经历了人工加密、机械编码、计算机编码的不断更新迭代，但“棱镜门”“苹果门”事件，足以暴露现有密钥的不安全性。

那么，世界上究竟有没有一把谁都无法破解的密钥呢？

有！它就是量子密钥。

量子密钥，是量子通信坐上通信“霸主”交椅的关键性技术之一。与传统密钥相比，量子密钥的不二法门，就是将数字密码储存到特殊的量子信息中，并在量子线路中传输。由于量子具有不可被测量的“天性”，当黑客想暗中破解包含在量子中的密码时，被改变的量子会立刻做出反应，将它所包含的信息全部自动清空！这么一来，黑客们就跟一个费劲撬开门，然后发现屋子里空无一物的小偷一样，最终一无所获。

我们可以展望，在不久的未来，人们的手机、电脑等通信移动设备都将带有“量子密钥”，因此不必再担心通话被窃听、移动设备内信息被盗。哪怕手机和电脑丢失，也不会再有泄密的隐患。而那时的“黑客”，恐怕将成为世界上最不景气的一个职业——想窥探信息？问问“量子”同不同意！

飞一般的量子通信网络

量子通信想要成为通信界的奥运全能健儿，做到信息传播上的“更高、更快、更强”，还得有另一把“刷子”：量子纠缠。

量子纠缠，是量子间的一种神奇的关系，理论上，有共同来源的两个量子，无论它们被分隔多远，哪怕隔着一个太阳系，只要一个量子发生变化，另一个量子就会立刻感应到，并且发生相应变化。量子间这种完全没有隔膜、千山万水也阻隔不断的“心灵感应”，证实了宇宙空间里爱因斯坦所称的“幽灵般的超距离作用”，同时，它引起了科学家们的无限遐想：依赖量子纠缠，在未来世界，我们是否就可以实现星系间的信息传播呢？

尽管要实现跨星系的通信目前看来还“路漫漫其修远兮”，但在地球上实现量子通信网络覆盖，却是近在眼前的事了。目前，中国已建立南、北、西多处近地空间科学卫星接收站，并已规划将在2020年，实现亚洲和欧洲之间的洲际量子密钥分发。在2030年，建成全球化的广域量子通信网络。

如果这一切都能顺利进展，量子通信网络时代将不再是梦。到时候，人人都能体验飞一般的网速，网络卡壳的时代将一去不复返。

量子芯片，让VR时代不是梦

你是否想过，有朝一日只要戴上一副小巧的眼镜，就会想去哪里就去哪里，哪怕是穿越时空去到侏罗纪公园？

你是否想过，当你想念出差的爸爸妈妈时，只要用手在空中轻轻一划，他们就会立刻出现在你面前？

你是否想过，从未来的某一天起你再也不用为感冒、发烧而跑医院，一个可以随身携带的私人医生可以时刻照顾你的健康，一旦你的身体出现问题，它就会立即帮你修复？这不是白日做梦。对人类来说，科技一向是现实通向想象的阶梯。只要我们能成功研发出高速度、高储存、高智能的量子芯片，以上种种幻想都可能变成现实。

“量子芯片”，顾名思义，是应用了量子技术的信息储存设备。目前，科学家正在研究将石墨烯量子应用到电脑芯片中，一旦实验成功，拥有“量子大脑”的未来计算机，其运行速度有望达到目前的数万亿倍！到时候，别说现在的传统电脑在量子电脑跟前要被秒杀，就是人脑，恐怕也要甘拜下风了。

量子芯片的应用，还使VR时代的到来变得可能。VR就是虚拟现实。要实现完美的虚拟现实体验，计算机必须每秒处理高达5.2Gbit的数据量，时延要低于20ms，而目前的网络环境和硬件设备，并不足以支撑完美的虚拟现实体验。可是，当超快无损的量子通信网络和量子芯片成为现实，那么，VR时代很快就会到来！

如果再配上4DVR眼镜，那就更是妙不可言了！到时，人们可以看到任何想看到的，可以足不出户游遍世界各地；可以随时随地观看精彩的球赛，感觉就跟坐在比赛现场一样；甚至还可以伸出手去抚摸眼前可爱的小狗——当然，它不会咬你，也不会被你抱起来，因为它是虚拟的。

而当量子芯片遇上生物科技，它们还将碰撞出一朵名叫“量子生物芯片”的火花，它将通过芯片频率转换，发射与人体生物电相协调的无线电，利用频率共振原理，与人体生物电发生和谐共振，促进人体的氧气补给、养分供应、毒素外排，并且帮助人体实现细胞和各个系统的自我修复。

尽管量子通信、量子芯片等技术目前还不够成熟，从实验室走向实际应用仍有待时日，但我们有理由相信，一个全新的、更智能、更快捷、更安全、更健康的量子时代，正在一步步向我们走来！