在昨天舉行的2015云棲大會上，阿里云與中科院聯(lián)合發(fā)布了量子加密通信產(chǎn)品。目前，雙方已在阿里云網(wǎng)絡環(huán)境建立了多個量子安全傳輸域(Quantum Portal)，通過量子傳送門實現(xiàn)同城數(shù)據(jù)中心互聯(lián)組網(wǎng)，能夠為客戶提供無條件安全數(shù)據(jù)傳輸服務。
　　此前7月，阿里[注冊阿根廷商標]云在上海宣布聯(lián)合中科院成立一個全新的量子計算實驗室，共同開展在量子信息科學領域的前瞻性研究，研制量子計算機，這也是全球科技公司在量子研究領域爭相爭奪的另一焦點。
　　據(jù)透露，目前阿里云量子通信產(chǎn)品已用阿里業(yè)務完成小規(guī)模測試，可實現(xiàn)到達、保密、組網(wǎng)、密鑰分發(fā)的功能。今年將正式把合適的阿里業(yè)務切到量子安全域，進行規(guī)模化驗證，同步進行開服的準備工作。
　　阿里巴巴集團首席技術官王堅博士表示，量子加密通信遠遠不只是一種全新的加密手段，將是新一代網(wǎng)絡信息安全解決方案的關鍵技術，讓互聯(lián)網(wǎng)在未來50年都能更加安全。
　　什么是量子計算？
　　量子計算是指一種使用量子邏輯進行通用計算的設備。不同于傳統(tǒng)計算機，量子計算用來存儲數(shù)據(jù)的對象是量子比特（qubit）。量子比特和傳統(tǒng)比特之間最大的不同就在于，傳統(tǒng)比特同一時刻只能處于某個特定的狀態(tài)，而量子比特可以同時處于不同狀態(tài)的疊加態(tài)，也就是「量子疊加態(tài)」，這使得它能以少量的數(shù)據(jù)包含巨量的信息。
　　那么，量子計算機的原理是什么呢？為什么不能完全取代傳統(tǒng)計算呢？下面這個視頻將為你講得一清二楚。
　　除了阿里和中科院，還有很多大公司都有涉足該領域。IBM、微軟、谷歌都對量子計算展開了研究。谷歌還與NASA聯(lián)合成立了量子人工智能實驗室（QuAIL）。2014年，谷歌正式雇傭美國加利福尼亞大學圣芭芭拉分校的約翰·馬丁尼斯（John Martinis）成立超導量子計算實驗室來開發(fā)量子計算機芯片，開創(chuàng)了私人公司全資資助量子計算實驗室的先河。[2]谷歌同時表示，除了自主研發(fā)，他們?nèi)詴�與繼續(xù)與D-Wave公司（坐落于加拿大本拿比）保持合作關系。該公司于2013年5月曾向谷歌公司出售了一臺計算機，并宣稱其是世界第二臺商業(yè)量子計算機。
　　量子通信保護你的密碼
　　量子計算機會帶來什么問題呢？簡單來說，它會讓你的密碼暴露無遺�，F(xiàn)在，我們在網(wǎng)上輸入密碼時，使用的加密算法是一種依靠計算復雜度的RSA加密技術。舉個很簡單的例子，兩個300位數(shù)的質(zhì)數(shù)相乘非常容易，但是，要將一個600位數(shù)的數(shù)字進行因數(shù)分解，以找出它是哪兩個質(zhì)數(shù)的乘積，就太困難了。如果用傳統(tǒng)的計算機，需要花費的時間可能比整個宇宙的年齡還長。但是，如果有了量子計算機，它們就能完成一些人們認為在普通計算機上無法完成的計算任務，其中包括一些在我們生活中非常重要的計算。例如，如果一臺計算機能夠在合理的時間內(nèi)，將一個大數(shù)做因子分解，那么廣泛使用的加密方法就會被破解。幾乎所有用于高度機密數(shù)據(jù)的加密方法都會在某種量子算法面前變得不堪一擊。
　　1995年，貝爾實驗室的彼得·舒爾（Peter Shor）就提出了一種量子算法，可以用遍歷的方法來獲得因子，這對并行計算的量子計算機來說是很簡單的事情。
　　所以，如果量子計算機研發(fā)成功，傳統(tǒng)的加密技術立即功虧一簣。
　　此時，量子通信就有了用武之地，它將保護由量子計算機帶來的潛在安全隱患。
　　量子通信是指利用量子糾纏效應進行信息傳遞的一種新型的通訊方式。量子通訊是近二十年發(fā)展起來的新型交叉學科，是量子論和信息論相結合的新的研究領域。量子通信主要涉及：量子密碼通信、量子遠程傳態(tài)和量子密集編碼等，近來這門學科已逐步從理論走向?qū)嶒�，并[注冊菲律賓商標]向?qū)嵱没�發(fā)展。高效安全的信息傳輸日益受到人們的關注�；�于量子力學的基本原理，并因此成為國際上量子物理和信息科學的研究熱點。
　　量子通信的現(xiàn)狀與未來
　　如今，小范圍的量子密碼分配已經(jīng)走出實驗室得到應用，量子隱形傳態(tài)技術也早已在實驗室實現(xiàn)。
　　量子通信最先進入應用領域的是量子密碼分配方案，可以由人類已應用多年的激光器，光纖，以及偏振分光棱鏡等光學器件實現(xiàn)。目前國際上投入應用的量子密碼分配網(wǎng)絡有位于美國波士頓的DAPRA 量子網(wǎng)絡（DAPRA QuantumNetwork），由哈佛大學和波士頓大學聯(lián)合幾家公司在2004 年建成；同年，瑞士的ID Quantique 公司已經(jīng)開始將量子密碼分配網(wǎng)絡投入商業(yè)化；第一個量子密碼分配的計算機網(wǎng)絡位于奧地利維也納的SECOQC，由量子信息技術世界頂尖的奧地利科學院量子光學與量子信息研究所（IQOQI）和維也納大學在2008 年建成。中國這方面的產(chǎn)業(yè)化也已經(jīng)走入世界前列。中國科學技術大學的團隊在合肥于2012 年建立了中國第一個量子密碼分配的安全網(wǎng)絡。
　　量子密碼分配畢竟還是用量子通信技術傳輸經(jīng)典信息。而利用量子糾纏態(tài)的量子通信才是真正在傳輸量子比特。出席了今天云棲大會的中國科學技術大學潘建偉院士，就帶領團隊在世界上首次實現(xiàn)了：量子隱形傳態(tài)，量子糾纏態(tài)交換，自由空間的量子隱形傳態(tài)，三光子、四光子、五光子和六光子糾纏，使中國在量子通信研究的競爭中超越奧地利，成為如今全世界的領跑者。
　　量子隱形傳態(tài)在2012年已經(jīng)實現(xiàn)了143 km的記錄，下一步將是建立地面和衛(wèi)星之間的傳輸。毫無疑問量子隱形傳態(tài)將成為下一個投入應用的量子通信技術，而且直接傳輸量子比特的優(yōu)勢，會使它和量子計算機能一起構建起量子互聯(lián)網(wǎng)，即量子信息時代的互聯(lián)網(wǎng)。[1]
　　量子計算機的最大障礙：退相干
　　目前，量子通信技術已日漸成熟，但量子計算的突破才剛開始，還需要經(jīng)過許多年的研究才能大規(guī)模應用。量子計算機目前存在的最大問題就是，如何克服退相干。退相干是指量子疊加態(tài)坍縮成一個確定無疑的狀態(tài)的現(xiàn)象。前文的視頻中我們也看到，一旦你對粒子進行觀測，就意味著會有其他粒子與之發(fā)生交互，那就會摧毀疊加態(tài)，使得它所存儲的信息丟失掉。這個概念最早由德國物理學家迪特爾·策（Dieter Zeh）在20世紀70年代提出。正因為此，所以我們無法觀察到宏觀物體（比如薛定諤的貓）的疊加態(tài)，因為它們在很短的時間內(nèi)就已經(jīng)退相干了。
　　量子計算與人工智能
　　十幾年前，英國數(shù)學物理學家羅杰·彭羅斯（Roger Penrose）曾提出，我們的大腦也許就是一臺量子計算機。也有許多人提出「量子意識」和「量子認知」的概念，用量子力學的某些原理來解釋人的大腦和行為。但是，MIT宇宙學家Max Tegmark對神經(jīng)元進行計算后卻發(fā)現(xiàn)，假如一個神經(jīng)元的發(fā)射需要100萬個鈉原子穿越細胞膜，那這100萬個鈉原子可能同時處于神經(jīng)元內(nèi)外的疊加態(tài)，那么，由于大腦中存在太多粒子（水分子等），那么大約在10^(-20)秒后，就會因粒子的相互作用而發(fā)生退相干。如果不用神經(jīng)元，而采用微管進行計算，則退相干的時間約為10^(-13)秒。在如此短的時間內(nèi)，大腦根本意識不到退相干之前的信息，因此他認為，人腦不可能是量子計算機，不足以進行量子計算。
　　那么，量子計算是否真能揭開大腦的秘密，并開啟人工智能的巨大潛力呢？等到人類解決了退相干的問題，這個謎底就會自然解開。那時候（也許用不了50年），由于已經(jīng)有了量子通信的加密技術，所以，不用太擔心你的密碼會被盜。