上個月，我跑去找范光棣，聽他提到中國在量子通訊上之革命性進展，聽起來十分神奇，宛如科幻。他認為，中國之超越美國不是未來式，而是已經實現的事實。

隨手剪些相關報導，供大家參考。

在這樣一種神乎其技的進展下，我能理解，也許某些時候，所謂 "宣傳"，似乎顯得多餘或次要了，因為此一進展所產生的力量如此之巨大，而且是一種 "質" 的革命性改變，不再是言語修辭所能扭曲或淡化。也許可以這麼說，它將會產生自己的 "語言"，重新定義 "世界"。

陳真2017. 08. 15.

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科學新知／大陸量子衛星　實現「一步千里」的世界跨越

大陸新聞中心／綜合報導2017/06/16

自然科學網頭版截圖。(圖見：https://www.nownews.com/news/20170616/2566125)

從百公里到千公里，中國大陸「墨子號」量子衛星將量子糾纏分發的世界紀錄提高了一個數量級。

根據新華網報導，昨（15）日發布的美國《科學》雜誌封面上，「墨子號」從星空向地面發出兩道光，宛如兩條長腿跨出一大步，也象徵量子通信向實用邁近一大步。雜誌刊發了中國科學技術大學教授、量子衛星專案首席科學家潘建偉等人的論文。

量子糾纏是奇特的量子力學現象。通俗的說，兩個處於糾纏狀態的量子就像有「心靈感應」，無論相隔多遠，一個量子狀態變化，另一個也會改變。愛因斯坦稱之為「鬼魅般的遠距作用」。

量子糾纏分發，就是將一對有「感應」的量子分置於兩地。這尤其適用於保密通信，在此基礎上的量子通信技術被譽為資訊安全「終極武器」。

潘建偉對新華社記者說:「這項工作為未來開展大尺度量子網路和量子通信實驗研究，以及開展外太空廣義相對論、量子引力等物理學基本原理的實驗檢驗奠定了可靠的技術基礎。」

《科學》雜誌在一份簡介中將這項中國大陸科學家獨立完成的工作稱為「一項里程碑式的研究」。論文審稿人認為，這一成果是「兼具潛在實際應用和基礎科研重要性的重大技術成就」、「毫無疑問將在學術界和廣大社會公眾中產生非常巨大的影響」。

這篇題為《基於衛星的糾纏分發距離超過1200公里》的論文說，通過「墨子號」向地面發射光子，每對處於糾纏狀態的光子中的一個發向青海德令哈站，另一個發向雲南麗江站，兩個地面站之間的距離達到1203公里。這是世界上首次實現千里量級的量子糾纏。

「墨子號」科學應用系統總設計師彭承志說:「這是量子衛星上天以來迄今為止發布的最大成果。」

要讓量子通信實用化，需要實現量子糾纏的遠距離分發。但量子地面傳輸無論通過光纖或大氣都有較大信號損耗，此前大陸外地面實驗的分發距離一直停留在百公里量級。

解決這個問題的一個有效辦法就是利用衛星向地面分發。作為世界首顆量子科學實驗衛星，「墨子號」星地糾纏分發的傳輸衰減僅是同樣距離地面衰減的萬億分之一。但這種方式對精度要求極高，好比從萬公尺高空飛機上扔下一連串硬幣，在地面用存錢罐接住。

「這項工作是糾纏分發技術的一個真正突破，」美國麻省理工學院凱克極限量子資訊理論中心主任塞思.勞埃德告訴新華社記者，「這項實驗表明遠距離量子通信確實在技術上可行，讓人們看到了在不久的未來構建遠端量子通信的希望。」

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英媒稱中國量子衛星是神來之筆：開啟量子太空競賽

2017-07-16

參考消息網 6月20日報導：英媒稱，中國發射的量子通訊衛星已經開啟了世界量子太空競賽，在理論上這種利用量子科學原理的新型衛星能夠提供無法被破解的保密通訊頻道。

據英國廣播公司網站6月16日報導，這個名為「墨子」的衛星去年8月從中國西北的戈壁灘上發射，是第一個量子通訊衛星。

試驗衛星「墨子」攜帶精密的光學設備，繼續繞地球運行，並且向兩個距離1200公里的、建立在山頂的地面站發射信號。

報導稱，衛星上的光學設備的用途是向地面站發送光的粒子或光子，其中加入「密鑰」傳送加密信息。在安徽合肥的這個項目的主要研究人員潘建偉說，中國已經開啟了世界量子太空競賽。

量子保密技術在很多方面應該類似於現有的加密的網絡金融數據技術。

報導稱，在客戶和網店分享敏感信息前，雙方要交換複雜的數字，以此把隨後發送的信息字碼打亂。信息裡面還包含了能夠安全破解信息的密鑰。

但是數字本身的弱點是它能夠被截獲，在擁有足夠計算能力的情況下，這些數字能夠被破譯。但是量子加密十分超前，因為它能夠利用量子科學隱藏密鑰。

報導稱，在太空真空中，因為沒有原子，至少原子數量微乎其微，因此量子信號受到的干擾很少。

這就是為什麼中國的「墨子」衛星測試具有重要意義的原因。這種測試已經證明了在太空建立的網絡是可行的，這個結果發表在最近一期的科學雜誌上。

潘建偉在中國科技大學的辦公室對BBC記者說，他在2003年的時候有了上述設想，當時許多人認為那是個瘋狂的想法。他說，因為在實驗室里做複雜的量子光纖實驗當時的挑戰性就很大，你怎麼能在幾千公里的距離作同樣的試驗，而且光學設備是被安裝在以每秒8公里速度飛行的衛星上面？

報導稱，當衛星飛越中國上空的時候，用雷射束指引衛星的光學設備，讓他們瞄準地面基站。測試顯示到達地面的光子保留了加密通訊所需的量子特性。

數學家阿圖爾·埃克特也被中國的試驗觸動，他在發給BBC的電郵中說，「中國的試驗是很了不起的科技成就。」埃克特上世紀90年代在牛津大學學習量子信息的時候就建議用配對光子加密的方法。他解嘲地說：「當時我建議過這種計劃，但我沒有想到這個計劃被提到如此的高度。」

新加坡國立大學的物理學者Alex Ling也在同一領域做研究，但他的首顆小型量子衛星在2014年發射後不久發生爆炸。他對「墨子」衛星大加讚揚：「試驗毫無疑問是技術上的神來之筆。」

按照中國研究的下一步計劃，潘建偉將同他從前的博士研究導師，維也納大學的蔡林格合作。他們要通過「墨子」衛星證明，在一個國家之內能夠實現的試驗目標也能在這個歐亞大陸實現。

潘建偉說，將來的量子網際網路將包括地面的光纖網絡，太空中的衛星將不同的光纖網絡連接起來。他認為這個構想將來會成為現實。

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全球首顆量子實驗衛星發射，它將怎樣改變世界？

2016年8月16日，中國在酒泉衛星發射中心用長征二號丁運載火箭成功將世界首顆量子科學實驗衛星發射升空。圖為2011年9月29日，長徵2F火箭發射中共空間實驗室雛形天宮一號。

之所以給衛星起名墨子號，是因為墨子在兩千多年前就設計了小孔成像實驗，是中國歷史上最早的光學家。攝 : Lintao Zhang/GETTY

8月16日凌晨1時40分，全球首顆量子科學實驗衞星「墨子號」在中國甘肅酒泉衞星發射中心由「長征二號丁」運載火箭發射升空。新華社報導稱，墨子號將首次實現衞星與地面之間的量子通訊，並構建「天地一體化」的量子保密通訊與科學實驗體系。或者通俗點說，人類將第一次在太空中實現目前已知的最先進、最安全的信息傳送手段——量子通訊。

從原理上來説，量子通訊是無條件安全的通訊方式。由於作為信息載體的單光子不可分割、量子狀態不可克隆，可以實現抵禦任何竊聽的密鑰分發，進而能保證用其加密的內容不可破譯。

量子衞星首席科學家、中國科學院院士潘建偉

為何要發展量子通訊技術？

在全球互聯網產業迅猛發展的大背景下，網絡通訊安全成為重要議題。與傳統加密通訊手段相比，量子通訊技術被寄予厚望。因為採用量子密鑰分發（Quantum Key Distribution）對通訊數據加密後，如果有第三方試圖通過測量截取密鑰，那麼基於量子力學原理 -- 任何對量子系統的測量都會改變整個系統，通訊雙方將會迅速察覺。

量子密鑰分發

利用量子力學特性，使通訊雙方能夠產生並分享一個隨機的、安全的密鑰，來加密和解密訊息。量子密碼的安全性基於量子力學的基本原理，而傳統密碼學是基於某些數學算法的計算複雜度。傳統密碼學無法察覺竊聽，也就無法保證密鑰的安全性。量子密碼只用於產生和分發密鑰，並沒有傳輸任何實質的訊息。密鑰可用於某些加密算法來加密訊息，加密過的訊息可以在標準信道中傳輸。（資料來自維基百科）

由墨子號量子衞星首席科學家潘建偉率領的中國科學技術大學（下稱中科大）研究團隊，在量子通訊技術的實現方面頗有建樹。潘建偉曾於2012年獲得國際量子通訊獎（International Quantum Communication Award），亦是該獎項的首位華人得主。2015年底，英國物理學會旗下雜誌《物理世界》（Physics World）評選當年國際物理學十大突破，潘建偉團隊因首次實現光子多自由度的量子隱形傳態（Quantum Teleportation）被位列榜首。

在此基礎之上，中國自2011年開始啟動量子衛星研製計劃，又於2013年啟動光纖量子通訊網絡工程「京滬幹線」項目。目前仍在建設中的「京滬幹線」將連接北京、濟南、合肥、上海，全長2025公里，是世界首例千公里級高可信、可擴展的廣域光纖量子通訊網絡，建成後將用於金融、政務等領域的安全傳輸。

中國還計劃於2030年左右建成全球化量子通訊網絡，墨子號的發射對於實現這一目標至關重要。

據潘建偉介紹，發射墨子號量子衛星有基於應用和基礎研究兩方面的目的。在應用方面，如果利用量子衛星，光子信號在穿過大氣層後只有20%左右會損失掉，比光纖傳輸有效得多；在基礎研究方面，衛星可以幫助在宏觀距離上檢驗量子力學的非局域性（Non-Locality），即被著名物理學家愛因斯坦諷刺為「幽靈般的遠程效應」的量子糾纏（Quantum Entanglement）。

量子糾纏

在量子力學理論中，量子糾纏效應「糾纏」了物理學家們幾十年，至今也沒人能弄清背後的機制。這一效應描述了一個亞原子粒子（比原子更小的諸如電子、中子、光子等粒子）的狀態可以「瞬間」對另外一個亞原子粒子的狀態產生影響的現象，無論它們相距多遠。像光子、電子一類的微觀粒子，或者像分子、巴克明斯特富勒烯，甚至像小鑽石一類的介觀粒子，都可以觀察到量子糾纏現象。其研究焦點現已轉至通訊及電腦領域的應用。（資料來自維基百科）

墨子號本次被發射至高度為500公里的預定軌道，其有效負載包括量子糾纏源、量子糾纏發射機、量子密鑰通訊機和量子實驗控制與處理機等，這些裝置將共同完成糾纏光子的生成、發送、地面通訊及實驗控制。而包括南山、德令哈、興隆和麗江等４個量子通訊地面站和阿里量子隱形傳態實驗站在內的地面工程，則與墨子號共同構成量子科學實驗系統。

此外，墨子號還將在中國北京和奧地利維也納之間嘗試超遠距離的洲際量子密鑰分發，以及嘗試與地面光纖量子通訊網絡連接，為未來覆蓋全球的「天地一體化」量子通訊網絡建立技術基礎。

維也納大學物理學教授 Anton Zeilinger 表示，這將是人類首次實現全球尺度的量子通訊，是邁向量子互聯網的重要一步；而大尺度的量子糾纏實驗如果運行順利，也能為相對論的驗證提供重要信息。

不過，中科大微尺度物質科學國家實驗室研究員彭承志表示，墨子號量子衛星是一顆低軌衛星，只能在晚上進行量子通訊，其空間覆蓋能力和應用都還比較有限。他續指，從長遠來看，「要實現全球化量子通訊，還需要長期的努力，特別是需要多顆衞星的組網。」

2013年，中國科學技術大學量子隱形傳態研究組測出，量子糾纏的傳輸速度至少比光速快10000倍。

如果此次量子衞星上的實驗能夠獲得成功，那麼它肯定會為最終的量子互聯網打下堅實基礎。

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中國量子衛星：今天瞬間傳送光子，明天瞬間傳送人？

中國科學家7月4日在預印網站arXiv發表了一篇論文，稱成功地向1400公里外的墨子號量子衛星傳送了單個光子，建立了第一個可靠的，超長距離的地球-衛星量子傳送上行鏈路，向全球量子網際網路邁進了重要一步。BBC發表了一個充滿遐想的新聞標題：今天傳送光子，明天傳送人？

這次實驗歷時32天，在海拔4000米以上的青藏高原進行，以盡量減少大氣擾動造成的影響。科學家們在地面上製造糾纏的光子對，將其中一顆發送到墨子號衛星上，再對兩者分別進行測量，就能確定其是否處於一種糾纏狀態。研究人員發送了數百萬計的光子，最終觀測到911次成功正例，基於墨子號的軌道變化，光子的傳送距離大致在500至1400公里之間。

星際迷航中的瞬間傳送就要成功了嗎？媒體的報道《科學家首次將光子遠程傳送至500公里外太空》，在國外引起了廣泛爭議，在報道里作者說：「藉助某種量子網路提供的便利，科學家們成功地將一個物體（光子）從地球瞬間傳送到了太空，而去年從戈壁灘發射的墨子號衛星也提供了一定的幫助。」事實上科學家們的論文里並沒有提到光子的瞬間傳送，只是說實現了「距離達1400公里的獨立單光子量子位的第一個量子傳送」，意思已經很明顯了，只是把地面上第一個光子的狀態，瞬間傳送給了衛星上的第二個光子，而不是把第一個光子瞬間從地面傳送到了衛星上，兩個糾纏光子中的第二個，仍然是以光速發射到衛星上的，而不是瞬間傳送。

這就和傳真機原理一樣，一張紙上的信息可以通過電話線路傳送到另一個傳真機，然後在另一端的紙上列印出來，紙張本身並不會被傳送過去。試圖通過量子糾纏瞬間傳送糾纏的粒子本身，目前的物理學並不支持，媒體報導中有意無意地誇大科學實驗的結果，本身就是對科學家及科學的不尊重和傷害。事實上今天並沒有傳送光子，更談不上明天傳送人了。

不過中國已經開始建設世界上第一個基於量子技術的安全網路——量子京滬幹線，通過量子保密通信技術，可以實現金融、政務等領域不可破解的信息安全傳輸。

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1200公里「量子糾纏」實現 全球首次

美國《科學》雜誌以封面報道了中國科研團隊量子糾纏分發的成果。（新華社）

(圖見：https://goo.gl/Zuf9vt)

【明報專訊】中國科學技術大學潘建偉團隊借助2016年升空的量子科學衛星「墨子號」，成功向相距1200公里的青海德令哈和雲南麗江兩個地面站分發糾纏態的量子，是全球首次證明量子糾纏的距離可達1200公里，為未來量子通訊踏出第一步。國際學術期刊《科學》前日刊登這一成果。下一步，潘建偉團隊計劃在相距7400公里的中國和奧地利之間實現洲際量子分發。

青海至雲南 「墨子號」分發

量子糾纏是量子力學一種奇特現象，處於糾纏態的兩個量子不論相距多遠都存在一種關聯，其中一個的狀態發生改變（例如人們對其進行觀測），另一個的狀態也會即時發生相應改變，可用於遠程加密通訊。而把兩個處於糾纏態的量子分發到兩處的操作，就叫量子糾纏分發。2016年「墨子號」升空的任務之一，就是從衛星向地面發射糾纏量子。

據量子衛星科學應用系統總設計師彭承志稱，「墨子號」運行在500公里高的軌道上，衛星上的糾纏源設備每秒產生800萬對糾纏光子（光子是量子的一種），衛星經過中國上空時，同時與青海德令哈站和雲南麗江站兩個地面站建立光鏈路，以每秒1對的速度在兩站之間建立兩個光子的量子糾纏，傳輸衰減僅僅是同樣距離地面光纖的一萬億分之一。

量子通訊第一步 計劃橫跨中奧

「這是通向全球量子保密通信、甚至是量子互聯網的第一步」，奧地利維也納大學物理學家Anton Zeilinger稱，「潘建偉團隊的論文證實了中國政府做了正確的決定。我個人堅信未來的互聯網是基於量子力學原理的」。下一步，潘建偉團隊希望在中國和奧地利之間實現量子分發，難度在於衛星要在經過中國時先發出一對光子中的一粒，保留另一粒，等衛星轉到奧地利上空時再發出另一粒。

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量子電腦「嬰兒」誕生 2020年中國有望「量子稱霸」

新華社港台部 2017年05月07日

世界首台超越早期經典電腦的光量子電腦在中國誕生（新華社）

(圖見：http://www.storm.mg/article/262375)

中國科學院3日宣布在量子電腦研究方面取得突破性進展，構建出世界上第一台超越早期經典電腦的光量子電腦，為最終實現超越經典計算能力的量子計算這一國際學術界稱之為「量子稱霸」的目標奠定了堅實基礎。

位於上海的中科院量子資訊和量子科技創新研究院實驗室內，3平方公尺的工作台上成百上千密密麻麻元器件組成的這台光量子電腦，與人們平日使用的電腦毫無相似之處。儘管這個量子電腦的「嬰兒」還不如你握著的手機運算速度快，但著名物理學家、中國科學院院士潘建偉說，它是量子電腦打敗經典超級電腦征途中「非常重要的一大步」。

潘建偉預計，中國有望在今年年底製造出能與通用手提電腦計算能力相比擬的量子電腦，並計畫在2020年製造出超越目前最強大的超級電腦的量子電腦，實現「量子稱霸」。

「量子計算研究就像雨後的春筍，到了爆發式發展的關鍵時刻。」潘建偉說。

要玩經典電腦玩不轉的遊戲

近年來，傳統電腦的性能增長越來越困難。探索全新物理原理的高性能計算技術的需求應運而生。科學家認為，量子電腦會成為未來科技的引擎，是打開無限可能性的鑰匙。一些經典演算法不可能完成的任務，量子演算法卻可以輕鬆搞定。如果將未來的量子電腦比作大學教授，今天所謂超級電腦的能力甚至還比不上剛上幼稚園的小班兒童。

據潘建偉介紹，量子計算利用量子態的疊加性質，可以實現計算能力的飛躍。現在電腦的運算單位比特只有0和1這兩種狀態，但量子電腦中可以處在0和1的疊加態上。如果操縱的量子數目增多，它就會以指數級增長來提升電腦的運算速度。

但科學家說，在可預見的將來，量子電腦並不會替代人們桌上的電腦和口袋里的手機，它更不是用來玩網路遊戲和發微信的。量子電腦實際上是用來處理一些經典電子電腦的老大難問題。

「比如，有一類問題叫『玻色取樣』，它的計算複雜度是隨著粒子數的增加而指數增長的。」中國科學技術大學陸朝陽教授解釋說，「這是被稱為『量子稱霸』的任務，科學家最初設計這個問題的動機就是為了顯示量子電腦的能力，跟經典電腦競賽，看看誰跑的快。」

專家估計，一台操縱50個微觀粒子的量子電腦，對「玻色取樣」這類特定問題的處理能力可秒殺目前最強大的超級電腦。如果操縱100個量子，其計算能力可能比目前最強大的超級電腦快百億億倍。如果將來能夠做到1000個量子以上，科學家也許就可以研究意識是怎麼產生的，或許能催生強大到無法想像的人工智慧。

中國科學家的新突破

迄今為止，世界上還沒有真正意義上的量子電腦。但是，世界各地的許多實驗室正在以巨大的熱情追尋著這個夢想。如何實現量子計算，方案不少，問題是對微觀量子態的操縱確實太困難了。

目前，中國科學技術大學潘建偉團隊在3個很有希望的方向努力推進：光子量子計算、超冷原子量子計算和超導量子計算。

近日，潘建偉及其同事陸朝陽、朱曉波等，聯合浙江大學王浩華教授研究組，在基於光子和超導體系的量子電腦研究方面取得了系列突破性進展。

據介紹，多粒子糾纏的操縱作為量子計算的技術制高點，一直是國際角逐的焦點。潘建偉團隊在多光子糾纏領域始終保持著國際領先水準，並於2016年底把紀錄刷新至10光子糾纏。在此基礎上，潘建偉團隊利用自主發展的綜合性能國際最優的量子點單光子源，通過電控可編程的光量子線路，構建了針對多光子「玻色取樣」任務的光量子計算原型機。

實驗測試表明,該原型機的「玻色取樣」速度不僅比國際同行類似的之前所有實驗加快至少24000倍，同時，通過和經典演算法比較，也比人類歷史上第一台電子管電腦(ENIAC)和第一台電晶體電腦(TRADIC)運行速度快10─100倍。5月2日，該研究成果以長文的形式線上發表于《自然─光子學》。

在超導體系，中國科學家製造出世界上糾纏數目最多的超導量子比特處理器。2015年，谷歌、美國航空航天局和加州大學聖芭芭拉分校宣佈實現了9個超導量子比特的操縱。這個記錄在2017年被中國科學家團隊首次打破。朱曉波、王浩華和陸朝陽、潘建偉等合作，首次實現了10個超導量子比特的糾纏，並實現了快速求解線性方程組的量子演算法，這一成果即將發表於《物理評論快報》。

《自然─光子學》審稿人評價中國科學家的成果時說，這是具有很高水準和很大影響力的的工作。而英國物理學會評價說，10個超導比特的糾纏被中國物理學家實現了，一群中國物理學家在競爭中領先了。

量子電腦將走進現實

由於量子計算的巨大潛在價值，歐美各國都在積極整合各方面研究力量和資源，開展協同攻關。同時，大型高科技公司如谷歌、微軟、IBM等也強勢介入量子計算研究。

《自然》雜誌在2017年年初的一篇以《2017年將是量子電腦從實驗室走進現實》為題的文章中說，量子計算長期以來都被認為是20年以後才會實現的技術。但是，2017可能是這領域改變其「僅限於研究」印象的一年。

科學家預計，量子電腦將使人類的日常生活大大改變。例如在公共安全領域，量子計算可以瞬間處理監控資料庫中60億人次的臉部圖片，並即時辨別出一個人的身份；在公共交通領域，量子計算能夠迅速對複雜的交通狀況進行分析預判，從而調度綜合交通系統最大限度避免道路擁堵；在氣象預測方面，量子計算能夠將儀器檢測資料結合模型全面預測分析，從而實現更高精準度的天氣預報……量子計算在核爆類比、密碼破譯、材料和微納製造、藥物設計、金融分析、在宇宙中尋找第二個地球等領域具有突出優勢。

世界首台超越早期經典電腦的光量子電腦在中國誕生（新華社）

中國科學家下一步目標是在今年年底實現大約20個光量子比特的操縱，並致力於20個超導量子比特樣品的設計、製備和測試。到2020年希望能夠達到50個左右量子比特的操縱，能夠研製實現「量子稱霸」的超導量子電腦。

「我認為10年之內做到100個量子比特的操縱沒有問題，它的計算能力可以達到現在全世界計算能力總合的百萬倍。」潘建偉說。

在20世紀40至70年代經典電腦技術初步發展時期，基本上只有歐美數國活躍的身影；在量子計算這新一輪科技浪潮中，中國已經具備一定實力和研究成果，並在某些方面具有國際領先優勢。

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中國量子通訊研究 「一步千里」

2017-06-17

世界日報 中國新聞組／北京17日電

量子科學實驗衛星首席科學家潘建偉與「墨子號」量子衛星模型合影。 （取材自澎湃新聞／東方IC 圖）

中國科學技術大學潘建偉團隊借助2016年升空的量子科學衛星「墨子號」，成功向相距1203公里的青海德令哈和雲南麗江兩個地面站分發糾纏態的量子，是全球首次證明量子糾纏的距離可達1203公里，為未來量子通訊實用踏出一大步，國際學術期刊「科學」前日刊登這一成果。

新華網報導，量子糾纏被愛因斯坦稱之為「鬼魅般的超距作用」，它是兩個（或多個）粒子共同組成的量子狀態，無論粒子間隔多遠，測量其中一個粒子必會影響其它粒子，這被稱為量子力學非定域性。量子糾纏體現的非定域性是量子力學最神奇現象之一。

2016年「墨子號」升空的任務之一，就是從衛星向地面發射糾纏量子。

潘建偉領導的突破性實驗，自地球上方300哩繞行軌道的一枚人造衛星上發出電射，產生處於糾纏狀態的光子。研究人員說，然後這些光子再傳輸到兩個相距750哩（1203公里）的量子衛星地面站，但未破壞彼此間的糾纏狀態。

這項實驗成功作出的距離，較以往實驗的紀錄超出十倍，同時並創下首次在太空產生糾纏光子的紀錄。

報導指出，潘建偉說，「墨子號」量子科學實驗衛星過境時，同時與青海德令哈站和雲南麗江站兩個地面站建立光鏈路，量子糾纏光子對從衛星到兩個地面站的總距離平均達2000公里，跟瞄精度達到0.4 μrad。這是世界上首次實現千公里量級的量子糾纏。墨子號科學應用系統總設計師彭承志說：「這是量子衛星上天以來迄今為止發布的最大成果」。

「這是通向全球量子保密通信、甚至是量子互聯網的第一步」，港媒報導，奧地利維也納大學物理學家Anton Zeilinger稱，「潘建偉團隊的論文證實了中國政府做了正確的決定。我個人堅信未來的互聯網是基於量子力學原理的」。下一步，潘建偉團隊希望在中國和奧地利之間實現量子分發，難度在於衛星要在經過中國時先發出一對光子中的一粒，保留另一粒，等衛星轉到奧地利上空時再發出另一粒。

參考消息網引述加拿大環球郵報報導，中國「墨子號」量子衛星進行的創紀錄實驗，把奇特的量子物理世界推向新高度，並可能刺激包括加拿大在內的其他國家抓緊開發這種不受黑客影響的遠距離通信方式。

BBC中文網報導，量子的不確定性讓進行秘密通訊的人知道他們是否受到監視：監聽者的努力會擾亂整個通訊連接。

而在太空真空中，因為沒有原子，至少原子數量微乎其微，因此量子信號受到的干擾很少。這就是為什麼中國的墨子衛星測試具有重要意義的原因。這種測試已經證明在太空建立的網絡是可行的，這個結果發表在最近一期的科學雜誌上。

誰需要這個技術？報導說，間諜機構的工作就是保密，他們有的是預算。但是國際間每天進行萬億計交易的金融機構也需要保護他們的珍貴資源。雖然一些觀察員對於是否有人願意為量子互聯網投資有保留，但是潘建偉以及其他科技人員認為一旦量子網絡問世，無人能抵禦其誘惑。

量子糾纏示意圖。（新華社）(圖見：https://udn.com/news/story/7332/2530089)

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中國科學家在計算中國量子計算機方面做出了巨大的飛躍

圖見：https://goo.gl/Qto9sv


中國科學家已經建立了世界上第一個量子計算的機器，超越了早期古典或傳統的電腦。

潘建偉的團隊希望在2020超越目前最強大的超級計算機。

“量子計算發展的關鍵時期即將到來。“ 潘說。"一個比喻來解釋量子計算的概念是，它可以在同一時間閱讀圖書館的所有書籍，而傳統的計算就只能一本接一本地閱讀。"

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量子計算和AI居然是這種關係 第一次有人給我們完整地說了說

圖見：https://www.hksilicon.com/articles/1098444

2016-05-31

杜江峰，中國科學院院士、中國科學技術大學物理學院院長。

16歲時保送中國科大少年班，本科畢業后即留校工作，同時攻讀研究生；28歲時開始進軍當時最新的量子計算實驗研究領域，成為我國最早從事這項研究的科學家之一；接下來的近20年裡，杜江峰一頭扎進量子計算領域。

2002年，在國際上第一次成功地實現了量子博弈的實驗研究，實現中國國內量子計算實驗研究工作首次刊發在國際權威雜誌《物理評論快報》上。

2009年，他帶領自己的科研團隊做出的又一項重要成果產生了：首次在真實固態體系中實現了最優動力學去耦，這項成果發表於國際權威雜誌《自然》。

2015年，一項關於「量子探針」的成果驚艷世界：其團隊利用鑽石中的氮-空位點缺陷作為「量子探針」，選取了細胞分裂中的一種重要蛋白為探測對象，將量子技術應用於單個蛋白分子研究，在室溫大氣條件下獲得了世界上首張單蛋白質分子的磁共振譜。這項成果在權威期刊《科學》上發表，被認為是「通往活體細胞中單蛋白質分子實時成像的里程碑」。

近期，在數博會的人工智能和量子計算演講中，國內量子計算大拿杜江峰詳細地為我們解釋了量子計算和人工智能的關係，讓平時對量子計算的一臉懵逼的互聯網人士，恍若從夢想走進現實。

一聽到量子，好多人搞不清楚量子，包括當年發現量子的人都說不懂量子。但量子革命，從AlphaGo到量子人工智能，它很有可能有一個這樣一個過程。

剛剛也提到了人工智能最近已經取得了很好的成績，一個機器已能下過一個人，實際上定義的任何機器，總會超過人。就像現在設計的汽車和飛機速度比人快，計算機能力比人的計算能力強，本質上來說人工智能不會走到一個有情感、有思維，往往是經驗性的東西。

一般意義上來說，一幅圖象，計算機來描述圖象都是基本上看到一幅圖象，它會按照像素來展開，裡面有灰度，有深度……對它形成一些數據。人工智能對這個數據是否能有感官上進一步深入了解？看到這個圖象看到比傳統計算上更深的意義？比如甚至知道什麼樣的繪畫風格。這就是我們今天要探討的問題。

當人工智能遇上量子計算

人工智能的能力來源是什麼？今天會議的主題是大數據 ，為什麼前面加一個大，因為這是是一個動態的工作，信息量越來越大的時代，如何從浩瀚的東西中得到有利生活質量的東西，首先要對這個數據進行描述。這就意味着要描述的對象，由傳統的數據從單一逐漸走向各種複雜數據。

人工智能核心資源是計算能力，在二十年前，一個機械人，當時用32個CPU, 達到120MHz的速度。現在是2000個CPU，300個GPU，提升的計算能力，使得處理學習或者智能的能力得到比較大的增強，不過現在問題是，如何過渡到量子這塊？計算能力能否無限提升？

摩爾定律在半個世紀前預言了經典計算，每隔18-24個月，集成電路上可容納的元器件數目增加一倍，計算性能增加一倍。經典計算的能力，從32納米，在未來到四個納米，再到更小的納米，一般都認為摩爾定律最多還能適用10年。

我們知道一個例子，從物理科學基礎上講一個電子不可再分的，不可能永遠從90多納米到60多納米，到40多納米，到30多納米……將來能夠到零點幾納米甚至更小納米的層面。從科學的原理上來講，宏觀問題上，是按照牛頓三大定律主宰的，但到納米層面，牛頓定律不再適用，而會進入一個新的科學，也就是我們經常說的量子力學，描述的基礎就不一樣了。

另外一個，還有一個熱耗散的問題，我們在研究裡面也發現，經典計算機器件的原理，熱耗散不可避免，這是原理上決定的。譬如買到早期計算機有一個風扇散熱，你做的集成度越高，熱耗越嚴重。

但量子計算來做這塊，原理上保持可逆計算，沒有熱耗散，可以在裡面自循環，這樣沒有一個熱耗散，也是遵從量子力學規律的東西。這是未來量子計算是一個比較好的前景和方向。

另外，量子力學是近代技術的支柱，一百多年前量子理論開始提出，到現在的晶體管，到激光，到後面的高溫超導，都會有一個產業的發展和產生。

會帶來無邊的「誘惑」

在過去很長一段時間裡，我們對量子力學都是被動的觀察和解釋，我看到了一些現象，我根據這個現象得到一些應用，比如激光，就是量子力學發展的成果，激光無處不在，包括投影也是激光投影。

第一次量子革命就是對晶體管，對激光的發展，支撐了整個過去信息革命的一個發展，最近隨着過去二三十年技術的積累，現在可以一定程度地掌控量子，可以對單個分子或者原子進行掌控 。

在微觀有主動調控能力有了這種調控，可能會產生一系列新的技術，這方面比較清楚的，在量子信息裡面，目前分三個方向：

一個是量子密碼，大概7月份，中國的第一顆，也是全球第一顆量子衛星在500公里軌道開始發射，實現一個安全的密碼輸送；

一個是量子通訊，同時在發改委的幹線，今年年底明年開始在城市間，從北京到上海，上海到合肥的一個地面的有線網絡，空中的無線網絡。

另一個是量子時鐘和量子傳感器，最近幾年，精密測量得到非常好的推廣和應用，大概一個月前，歐盟通過了一個量子宣言，比如沒有GPS的導航，有一些量子傳感器，大概有10億歐元，在2020年計劃裡面有一個投入。

總的來說，現在已經有了非常好的發展前景。為什麼說量子近年好很多？原因很簡單。計算機經典的儲存單元是什麼？一般是一個（電荷上的）高電頻和低電頻，高電頻代表1，低電頻代表0，叫它二進制，量子力學告訴我們高電頻和低電頻同一瞬間同時存在。

所謂的量子疊加和量子相干，如果我有一個16位的計算機，或者32位的，它的輸入就是電頻裡面的2的16次方或者2的32次方。

量子計算就是進行疊加，這時候高速的來源就在這個地方，可以2的多少次方處於所有狀態裡面，可以在這個裡面透視做計算。在這個基礎上，我們做量子計算，量子密碼，量子互聯網，量子時鐘，甚至是量子傳感器。

巨頭林立的國際競爭

在量子計算這塊，包括美國和日本的國際項目，以及微軟和IBM，中科院有一個國家計算機的規劃綱要，有比較大的投入，企業界逐漸開始往這個方面進入，比如阿里和中科大也成了量子計算機實驗室。總的來說，量子力學跟人工智能有什麼關係？

有這樣一個關係的話。

如果做成人工智能，如果只是加速，原來需要一千台機器，或者需要一萬台，現在（用量子計算機）可能四台就可以了，形成快速的計算能力。

另外一個領域，量子力學在模型裡面解決傳統的沒有的模型，那是另外一個方向。

量子用於計算就是計算，用於通訊就是通訊，用於人工智能就是人工智能。利用相干疊加的方式，實現了計算，無法比擬的超級計算能力，可以把複雜度的NP計算問題，就可以變成P問題。

如果做基礎的人來講，不管是經典還是量子，我們處理的都是效率的問題，把一些遙遙無期的東西變成一些結果。

大數分解，金融行業經常用到的，給你一個非常大的一個數，找到它的兩個素數是什麼，經典萬億次的計算機需要15萬年，如（用萬億次的）是量子計算機，只需要一秒。在計算數據處理裡面是一個基本的方式，如果用一個億億次的經典計算需要一百年，但是把速度可以降下來，只用一個萬億次的量子計算可能就0.01秒的時間。

量子人工智能的計算能力為人工智能發展提供革命性的工具，能夠指數加速學習能力和速度，輕鬆應對大數據數據的挑戰。

在人工智能這塊，谷歌開始建立量子人工智實驗室，包括微軟等在做一些人工智能方面的東西。這幾年開始，甚至在AlphaGo出來之前，在學界就已經有一些研究，人工智能裡面的分類問題，是大數據中常見的任務，根據已有的數據體現規律，判斷新數據是屬於哪一類。如下圖所示，MIT在這方面已經有如下的理論進展一：

另一個理論進展，是MIT和Google的聯合研究發現，量子人工智能算法可以加速特徵提取過程：

整體的研究進展如下圖所示（紅色的兩個部分是我們實驗室做的，把這個體系放到量子的模型機上，來演示這個實驗。這是去年的一個工作。）

最後，以實際進展向大家舉一個量子計算運用到人工智能的例子，這種指數加速是可行的，通過我們專用儀器設備，來讀出量子比特狀態：

MIT和一些媒體的報告，包隨着數據越來越大，現在每年生產信息2的60次方，就是60比特，用經典比特資源，約百萬塊硬盤能夠存下數據；但要描述宇宙所需的信息量時，會達到2的300次方，就是300比特，按現在的的比特資源就已經不可能儲存了。

IBM製造的計算系統包含了5個量子比特，在其它實驗室大概有十個。在未來五到十年能達到三十個比特，就已經是非常了不起的一個能力了（註：如果一個量子計算機能夠組建成50個量子比特，當今世界前500名的超級計算機全部加起來，功能都無法勝過它。）。也就是說可以空間可以達到2的30次方，在大數據方，量子人工智能計算能力巨大的優勢，實現這樣的一個彎道超車。

最後，我想說，第一次量子深刻影響了晶體管和激光的發展，第二次量子革命對人類一定是有巨大促進的作用。我們不應該去懼怕科學上的一些進展，因為畢竟機器是人造的。現在眼前並沒有看到一個機器有人的情感來毀滅人，我的觀點應該不是這樣的。謝謝大家！

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中國量子研究領先世界

2017年 08月 01日

【香港商報訊】中國科學家創造了量子物理學領域的一個紀錄。專家說，美國《科學》雜誌上發表的試驗報告代表了一個從未進行過測試的由來已久的理論有了首個可衡量證據。（注：近日，中國研究人員在《科學》雜誌上發表論文稱，中國的量子衛星成功在相距1200公里的地面站點之間分發了糾纏光子。）

「墨子號」首次實現白天傳輸信號

加拿大滑鐵盧大學量子計算研究所教授諾伯特呂特肯豪斯說：「這是首次在衛星和地面之間實現能實際使用的量子通道。多年來人們一直在說要做這個試驗，而中國科學家真正做到了。」他還表示，設計、發射和操縱具有這樣性能的衛星并非易事，這是一個偉大的工程成就。

世界首顆量子科學實驗衛星「墨子號」目前已經在國際上成功實現了首次星地量子通信，為未來開展大尺度量子網絡和量子通信實驗研究奠定了可靠的技術基礎。然而由於陽光噪聲的影響，「墨子號」衛星只能在夜晚工作，單顆該類低軌道衛星至少需要3天才能完成全球範圍內地面站點的覆蓋。

而幾天前，中國科大透露，「墨子號」再次獲得新突破由中國科學技術大學潘建偉教授及其同事彭承志、張強等組成的研究小組，近日在國際上首次成功實現了白天遠距離（53公里）自由空間量子密鑰分發，通過地基實驗在信道損耗和噪聲水平方面有效驗證了未來構建基於量子星座的星地、星間量子通信網絡的可行性。

巨量數據推動中國AI發展

事實上，近年來中國科技迅猛發展，人工智能發展巨大。《經濟學人》報道指出，發展人工智能最完美的環境要素包括：巨大的信息處理能力、大量的計算機科學研究員、奔流而入的資本，以及海量的數據，以訓練機器學會識別和對模型作出反應。這種環境聽起來似乎是在描述當下這一領域的領導--美國。但是，事實上，從某些方面來說，這更像是在描述中國。

中國正在迅速地發展其雲計算能力。僅論及AI研究者的數量，不談質量的話，中國的學術力量早已超越了美國的同行。2010年到2014年間，在中國提交的AI 相關專利數量比前5年的總數量翻了3倍。中國的初創企業正在吸引風投數十億美元的投資。

除此之外，中國擁有超過7億的智能手機用戶，比世界上其他任何國家都多。這些用戶都在消費數字服務、使用語音助手、用手機進行支付，所有的這些活動都會產生大量的數據。這一切讓中國的公司，比如阿里巴巴、百度和騰訊獲得了前所未有的良機，來打造最佳的AI系統，從人臉識別到聊天機器人等等都包括在內。

在世界上人口最多的地方發展AI，注定有著巨大的潜力。除了中國，世界上沒有任何一個國家可以收集如此大量的數據，讓機器學會各種各樣的模型，比如罕見疾病模型。由此一來，新技術的發展也會變得更快。


(來源: 深圳新闻网) 編輯: 程向明
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中國這位院士太牛了：引領全球量子通信技術發展讓美國苦苦追趕

圖見：http://www.ifuun.com/a20165244903/

自從人類發明文字之後，文字即成為一種信息的載體，人們可以利用它來傳遞信息，只不過記錄著文字的紙張在傳遞過程中，有可以被別人偷看，從而造成泄密問題，於是產生了加密技術，也催生了破譯技術，後來隨著通信技術的進步，特別無線電報技術的應用，讓加密與破譯技術之間的爭鬥也就愈來愈激烈。

誰也不希望自己的通信內容被截獲與破譯，也因此大家想了許多方面，更試圖研發新的通信技術手段，其中：量子通信，為最新也最熱門的通信前沿技術。

所謂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，最簡單的解說就是：利用物質之間的相互作用，這是一門最近20年才興起的技術，1993年時，才第一次有人提出其概念，1997年時，英國《自然》雜誌題為《實驗量子隱形傳態」》的論文被公認為量子信息實驗領域的開山之作，其第二作者就是當時的中國留學生潘建偉--如今應稱其為中國科學院院士，後來他又參與了首次實現未知量子態的遠程傳輸的試驗工作。

後來潘建偉又在量子技術領域發表過多篇重要論文等，成為國際及中國在該領域的領軍人物，2001年，他回國，加入中國科學技術大學新組建的量子物理與量子信息實驗室，並為該實驗室的發展發揮了巨大的作用。後來這個實驗室又升級為量子物理與量子信息研究部。

以潘建偉為代表的中國科學家一直走在世界同行的前面，取得了多項世界第一的研究成果，比如：中國已經發射了數顆量子通信科研實驗衛星，並取得關鍵性進展，如今我們已經開始量子通信技術的實際應用試用工作，不再是試驗室里的產品，又領先全世界一大步。

今年我們將發射首顆量子通信衛星，注意「實驗」二字取消了，說明這是實用型，全世界目前僅有中國掌握量子通訊衛星技術。

與常規通信技術不同，量子通信是利用量子與量子之間信息傳遞，那是通過更小的微粒子作為載體來傳遞信息，讓他們產生互動。如果在量子之間受到任何干擾或是竊聽，兩端的量子形態就會立刻發生變化，別說想竊聽量子通訊而不被發現，連干擾或是竊聽方法的技術可行性方案都不存在，可以說，對於量子通信，目前無干擾或是竊聽的可能性，保證絕安全。

無法被密譯與干擾的通信手段對於任何一支軍隊都是無比重要的，也因此，它在軍事通信領域的意義非同一般。

量子通信的傳輸速度與效率非常高，量子傳輸速率是光速的三倍，如果再與開發中的量子計算機配合，那麼對於人類科技而言，絕對據有飛躍式發展的意義，無論是軍用，還民用，其意義之大已無法想像，這樣中國在量子通信研究上的國際領先地位更顯得意義重要了。

無論怎麼說，潘建偉院士都是一位牛人，世界量子通信技術的開拓者之一，中國量子技術的領軍人物，他及他的團隊實際引領著全球量子通信技術發展的方式，讓美國人只能在後面苦苦的追趕--這是中國少數領先於美國的技術之一。