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　　近期，量子糾纏理論獲得2022年諾貝爾物理學獎的新聞鋪天蓋地，相比于以往的諾貝爾物理獎而言，覆蓋面更為廣泛。要知道量子領(lǐng)域已經(jīng)從專業(yè)領(lǐng)域逐漸演變成當今社會各界最為熱門的調(diào)侃領(lǐng)域之一，因為“遇事不決，量子力學”的網(wǎng)絡(luò)梗已經(jīng)深入人心。

　　當然，本次諾貝爾物理學獎頒給量子糾纏的科學貢獻其實也是眾望所歸。從量子通信、量子計算等應(yīng)用領(lǐng)域的發(fā)展來看，量子糾纏也為這些應(yīng)用做好了堅實的理論鋪墊。

　　首先，我們還是來簡單普及一下本次獲獎的重磅核心，即“鬼魅般的超距作用”。

　　也就是說在微觀世界中(注意這里指的是微觀世界)，有共同來源的兩個微觀粒子之間存在糾纏關(guān)系，這兩個糾纏在一起的粒子如同有心電感應(yīng)一般，不論距離多遠，幾萬公里或者幾光年，只要當其中一個粒子的狀態(tài)發(fā)生變化時，另一個人的狀態(tài)也會瞬時跟著發(fā)生同樣的變化，也可以成為“超距作用”。

　　此次獲得諾貝爾物理學獎的三位物理學家就是通過實驗驗證了這一理論。不過，諾貝爾獎一直以來都是偏向理論，但是由量子糾纏效應(yīng)關(guān)聯(lián)出的應(yīng)用技術(shù)也早已實現(xiàn)了相關(guān)應(yīng)用。

　　首先就是量子通信，量子通信正是利用量子糾纏效應(yīng)進行信息傳遞的一種新型通信方式。利用鏡像對稱性原理，把合成的兩個粒子人為的分開，并分發(fā)到兩地，然后通過改變一個粒子的運動狀態(tài)實現(xiàn)另一個粒子的瞬時改變，這種方式其實就是一對一的實現(xiàn)強加密通信。

　　其實從目前的工業(yè)、物聯(lián)網(wǎng)等產(chǎn)業(yè)的通訊技術(shù)角度來看，幾乎都是光子類通訊，技術(shù)也相當成熟，無論是4G還是5G，這類的通信方式存在著容易破密的風險，保密性不高。正是針對這一痛點，量子通訊從理論上來說，無法破譯，具有一對一的高級保密性。

　　這里需要重點指出的是，量子通信并不是替代傳統(tǒng)的有線和無線通信方式，因為量子通信并不能攜帶信息，所以量子通信主要是加密以及密鑰的傳送方式，傳遞生產(chǎn)、設(shè)備等信息的具體通信方式仍然目前的5G和有線等通信方式。

　　2022年1月，中國創(chuàng)建了世界上第一個集成的光纖和衛(wèi)星量子通信網(wǎng)絡(luò)：它跨越4600多公里，并集成了地面光纖網(wǎng)絡(luò)和“墨子號”衛(wèi)星，能夠為全國150多個行業(yè)用戶提供服務(wù)，包括地方銀行、市政電網(wǎng)和政府網(wǎng)站。

　　前不久的5月6日，中國科學技術(shù)大學利用“墨子號”量子科學實驗衛(wèi)星，首次實現(xiàn)了地球上相距1200公里兩個地面站之間的量子態(tài)遠程傳輸，這一實現(xiàn)成功也是向構(gòu)建讓全球通信產(chǎn)業(yè)向量子信息處理和量子通信網(wǎng)絡(luò)邁出重要一步。

　　當然，說到通信產(chǎn)業(yè)，必然是離不開應(yīng)用場景。前面我們提到，國內(nèi)的量子通信技術(shù)已經(jīng)應(yīng)用于銀行、電網(wǎng)和政府網(wǎng)站等場景中，以電網(wǎng)為例，目前的電力系統(tǒng)涉及發(fā)、變、輸、配、用等多個流程，對安全、穩(wěn)定、可靠方面有較高的要求，結(jié)合當下國內(nèi)大力推動智能電網(wǎng)建設(shè)和輸配電改革的趨勢，量子通信對于電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定可靠運行可以發(fā)揮強大的安全作用。

　　除此之外，在云存儲、數(shù)據(jù)中心、傳感網(wǎng)和云計算等領(lǐng)域，量子通信的前景依舊可觀。此前，中國科學技術(shù)部副部長黃衛(wèi)表示，包括量子通信在內(nèi)的量子力學技術(shù)，將很有可能成為顛覆目前的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)之一，他認為，2G、3G、5G就差一個數(shù)字，但其實在很多問題上是顛覆性的，量子通信和量子計算能夠?qū)崿F(xiàn)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)目前所不能的解決事情。

　　說完量子通信，量子計算也是量子糾纏效應(yīng)衍生出的一個十分重要的應(yīng)用。無論是市面上計算機的理論極限還是從云計算算力的瓶頸來看，這其中存在著物理學導致的硬件和算法的軟件局限。這也就導致目前除了云計算市場外，邊緣計算的市場也在逐步擴大，但是邊緣計算硬件鋪設(shè)和算法依然存在極限值，所以量子計算對于運算量龐大的應(yīng)用有著良好的破解能力。

　　從理論上簡單來講，量子計算機的計算能力會比傳統(tǒng)計算機快億萬倍。我們都知道，傳統(tǒng)計算機的基礎(chǔ)算法是0或1.但是由于量子計算機的疊加態(tài)和糾纏態(tài)的特性，它則可以實現(xiàn)“既是1又是0”，可以實現(xiàn)指數(shù)級別遞增的運算強度。

　　總的來說，對于工業(yè)企業(yè)來說，越來越多的設(shè)備上云，大量復(fù)雜算法、數(shù)據(jù)的堆積以及通信技術(shù)的鋪設(shè)，對算力和安全性的需求不言而喻。

　　經(jīng)過本次諾獎，我們相信量子技術(shù)離產(chǎn)業(yè)化也將更近了一步。10月9日，IBM宣布將在未來10年投資量子計算等技術(shù)200億美元，聚焦于半導體技術(shù)、大型計算機、量子計算機和人工智能方面的突破。

　　量子技術(shù)作為需要未雨綢繆的關(guān)鍵領(lǐng)域，在國內(nèi)“十四五”規(guī)劃(2021-25年)中列出的優(yōu)先技術(shù)中，量子信息也高居第二，僅次于AI。另外，深圳在今年6月發(fā)布了一項技術(shù)政策，稱量子技術(shù)是四個“未來產(chǎn)業(yè)”之一。

　　然而，目前量子技術(shù)在各大領(lǐng)域的應(yīng)用道阻且艱。此前，一位國內(nèi)匿名的量子科學家說，在過去幾年中，有很多地方機構(gòu)和行業(yè)巨頭希望他將研究成果轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品，但是他認為目前量子信息應(yīng)該繼續(xù)在實驗室進行技術(shù)完善，從成本和技術(shù)生態(tài)來說仍然有很長的路要走。

　　長期來看，量子技術(shù)有望帶領(lǐng)相關(guān)通信行業(yè)顛覆性發(fā)展，但在初期階段，量子信息更需要的是技術(shù)突破，需要在技術(shù)突破的基礎(chǔ)上進行業(yè)務(wù)探索。在信息應(yīng)用活躍、產(chǎn)業(yè)鏈上下游完善后，量子技術(shù)作為重要的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)或?qū)⒊蔀榈谒拇喂I(yè)革命的源頭。