中國實現全球首個天地一體化量子通信網!院士:不怕量子黑客攻擊

2021-01-09 科技故人

圖文|科技故人

「19世紀屬於英國,20世紀屬於美國,21世紀則是屬於中國的」,這是美國著名的投資大師吉姆·羅傑斯在2000年左右的一句名言,當時外界或多或少對此有些質疑

不過如今快20年過去了,人們越來越發現,羅傑斯確實很有前瞻性,以科技領域為例,中國的進步堪稱神速

曾經兩手空空的我們,如今已經有世界最領先的5G通信技術,中國北鬥首創的衛星短消息功能連美國GPS也望塵莫及,「嫦娥5號」則完成了史上最複雜的月球挖土,「天問一號」在飛了4億公裡後距離火星降落越來越近……

不少朋友感覺,中國這麼多年憋的大招好像一下子都釋放出來了,事實上,以上成果只是一部分,因為在另外一個科技領域,中國也已經完成了反超!

中國又一科技成果領先世界

據媒體消息,1月7日中國科學技術大學官網傳來一則重大利好,中國科學院院士潘建偉及其同事陳宇翱、彭承志等與國內同行合作,成功構建了全球首個「跨越4600公裡的天地一體化量子通信網絡」,相關成果已發布在國際頂級學術期刊Nature雜誌上!

祝賀潘教授和國內相關的專家們!

天地一體化量子通信網絡標誌著中國在量子通信領域再次領先國際同行一大步,中國是世界上唯一一個既發射了量子通信衛星,又構建了跨越4600公裡的量子通信加密通信網絡的國家!

更加令人欣喜的是,天地一體化量子通信網絡並非停留在實驗室階段,而是已經正式商用,目前已經有包括金融、電力、政務等150多家行業用戶接入了該網絡,根據推算,該網絡可以至少保證1.2萬以上用戶同時使用

2019年初,國家電網就利用該網絡實現了從北京總公司至新疆分公司的電力通信數據量子加密通信,通信距離長達2600公裡,創下了世界紀錄

量子通信最大的意義在於其絕對的保密性,自從建成以來,潘建偉院士及其同行模擬了各種可能的攻擊,比如光子數分離攻擊、致盲攻擊、時移攻擊和特洛伊木馬攻擊等等

結果表明,中國量子通信網絡可以抵禦所有已知量子黑客攻擊!

外媒坦承:中國已經實現「量子霸權」

量子力學的研究總共有兩個分支,一個是量子通信,一個是量子計算,一直以來,我國在量子通信領域走在國際前列,但是在量子計算方面則稍稍落後於美國

不過這個現狀也已經被打破,因為中國自己的量子計算機「九章」問世了,「九章」是目前世界上計算能力最強的量子計算機,能夠實現76量子比特計算,而谷歌最強的量子計算機「懸鈴木」只能實現53量子比特計算

美國媒體刊登了美國科學院院士、沃爾夫獎得主Anton Zeilinger的一段話,他坦承,潘建偉和他的同事證明,基於光子的量子計算機也可以實現「量子霸權」!

所謂「量子霸權」,也叫做量子優越性,其含義是量子計算機的算力超越世界上算力最強的傳統二進位計算機,理論推算,48個量子比特就可以實現量子霸權

很明顯,中國的「九章」和谷歌的「懸鈴木」都實現了「量子霸權」,只不過「九章」在各方面都碾壓「懸鈴木」

以計算經典物理問題隨機採樣和玻色採樣為例,處理100億個樣本,「九章」只需10小時,而傳統的超級計算機需要1200億年,「九章」快了100萬億倍,而谷歌「懸鈴木」只有在處理100萬個樣本時比超級計算機快864倍,處理100億樣本時反而輸給了超級計算機!

因此「九章」比谷歌「懸鈴木」有兩個優勢:

第一個是算力優勢與樣本數量無關,無論是5000萬個還是1000億個樣本,「九章」都強勢碾壓超級計算機100萬億倍,「懸鈴木」則不行第二個是運行環境,「九章」在常溫狀態下就可以實現「量子霸權」,但是「懸鈴木」必須在接近絕對零度的-273.12攝氏度才行寫在最後

量子力學的理論雛形誕生於1927年的索爾維會議,當時愛因斯坦和玻爾兩位上古大神進行了幾天幾夜的「唇槍舌戰」,最終,物理學最偉大的理論--量子力學誕生了!

所有主流科學家都承認,21世紀最偉大的科技成果一定來自量子力學,利用量子力學的「量子糾纏」特性,理論上可以實現超越光速的加密通信,這個特性曾經讓愛因斯坦百思不得其解,稱之為「鬼魅般的超距作用」

利用「量子糾纏」特性,量子計算機的算力將超越人類想像,全球所有傳統計算機加在一起都無法完成的工作,量子計算機幾秒鐘就完成了,以後量子計算將被廣泛用於天氣模擬、分子藥物研發、航空航天計算、物理公式推算等多個領域

正如劉慈欣在《三體》裡講的一樣,人類的科技發展不是線性的,而是通過「技術爆炸」實現指數級發展,量子力學將是推動人類科技實現「技術爆炸」的火藥!

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