四、量子信息的應用
量子信息的研究內容包括量子通信和量子計算。從這兩個名字我們立刻就可以發現,量子信息還沒有進入生活,因為大家都還在用經典的電腦和手機呢。具體地說,量子通信已經有了一些實際應用,量子衛星就是做相關實驗的。而量子計算的發展程度要低得多,還處於演示階段,尚未造出有實用價值的量子計算機。
量子信息究竟能用來幹什麼呢?下面我們來介紹量子信息的四項應用。在量子計算方面,有量子因數分解(破解最常用的密碼體系)和量子搜索(用途最廣泛的量子算法)。在量子通信方面,有量子隱形傳態(“傳送術”,最富有科幻色彩的應用)和量子密碼術。在所有這些應用中,量子密碼術是目前唯一接近實用的,但這一個就非常重要,足以表現量子信息的價值了。
順便提一下,有些人迷惑光量子計算機跟量子計算機是什麼關係,甚至還有人說光量子計算機不是量子計算機。實際上,量子計算機總需要用某種物理體系來實現,好比電子計算機可以用電子管實現,也可以用晶體管實現,甚至可以像《三體》中設想的那樣用幾千萬人來實現。光量子計算機就是用光子作為量子比特的量子計算機。除了光子之外,量子計算機常用的物理體系還包括光學共振腔、離子阱、核磁共振等等。
五、中國在量子科技領域的國際地位
量子信息領域的國際競爭,大圖景如下。在量子通信方面,中國領先,歐洲和美國也投入了很多努力,在跟隨中國發展。在量子計算方面,歐美領先,中國也不斷做出重要的成果,最近接近了並駕齊驅。如果這兩個領域相比較,整體而言量子計算的重要性高於量子通信,但離實用也更遠。
對於中國來說,量子密碼術簡直是上天送來的禮物,應該以最高的優先級發展。如《孫子兵法》所言:“先為不可勝,以待敵之可勝。不可勝在己,可勝在敵。”好比在冷戰時期,美蘇追求的是全球霸權,而中國追求的首先是保住自己,所以美蘇的上萬件核武器都不能達到目標,而中國的有限核威懾就足以達到目標。 |