去年,中国科技大学的科学家将把薛定谔的猫带到了太空之中。

但这并非字面意义上的猫,而是解释量子力学的理论实验的对象。同年,中国科学家将一颗量子卫星送入太空,并用其将纠缠状态的量子粒子送回地球站。

量子纠缠意味着两个粒子具不可分性。通过观察或测量发现,其中一个粒子的性质与另一个相同。设想一下,如果条件允许,你可以将两枚硬币抛至半空中,然后观察它们是正面还是反面落地。然后想象,无论第一枚硬币的结果如何,第二枚硬币始终与其保持一致。即便彼此之间相距甚远,效果总是相同。这就是量子纠缠

中国科学家将纠缠状态的粒子发射到1200公里之外的基站,并观察到它们仍保持着相互纠缠的状态。据报道,这是阿尔伯特·爱因斯坦所描述的“诡异”性质。爱因斯坦说的没错,不过这的确是一个里程碑式的发现,足以改变我们已知的计算世界。

事实上,这一变化可能产生远远超出科技领域的影响。量子计算机可以几乎实时计算出最大的质因子。而大量质数及其因子的使用又是数据加密的基础。一旦将几台量子计算机连接到量子互联网上,就有可能会引起新一轮可怕的网络战争,届时,整个组织都有可能轻而易举地被推翻。

但量子互联网的发展前景并非一片暗淡。其发展在改变生活方面会带来一定的好处。例如,高性能计算机网络会使研究人员缩短基因组解码与药物研发的时间。同时,量子互联网还具有从根本上加快机器学习速度的潜力。

多亏了IBM这家公司,你如果现在对量子计算机感兴趣,那么就可以去亲身体验了。

1,2,3,4,5…移动领域的新篇章即将开始

人们普遍认为,对速度的需求一直推动着科技领域发展的步伐。无论您是在执行计算还是在进行设备之间的通信,增加的存储容量与更快的运行速度相结合都为我们在日常生活中提供了许多已经习以为常的技术,例如移动电话。

这可能有点令人难以置信,但自20世纪70年代起,移动电话就以不同的形式出现在我们身边。总而言之,那是第一代(或1G)移动连接标准发展的时期。在第二代(2G)标准开发出来之前,我们用了近20年时间才得以发送短信,并试行一个非常初级的移动网络。而到了4G时代,移动网络的速度可以与家庭宽带服务相媲美,其在这个更发达的世界中已经运行多年。

电信业认为5G极具发展潜力,其将为互联网带来质的飞跃。首先,下载一部电影只需花费你几秒钟的时间。虚拟现实与增强现实的应用也将出现爆炸式增长。另外,5G将为无人驾驶汽车提供持续稳定的网络,这足以使其成为现实。

由于5G使用了目前移动行业无法使用的频率,其能做到的远远不止于此。更高的频率使5G不像之前那样拥挤。但5G易受到信号退化的影响,也会受到建筑物或其他障碍物的阻挡或干扰。由此可见,我们将需要建立更多的基站来传输5G信号,也意味着需要扩大在基础设施方面的投资。

图片来源:路透社 / Rafael Marchante

首批5G手机将于明年上市,毫无疑问,很快就会衍生出频谱使用权的拍卖。消费者乐于得到更多更好的服务、更快的速度以及更吸引人的应用程序,但他们并非总是愿意向这些服务支付更高的费用。这给网络运营商带来一大难题:大力投资于一个具有增值服务的网络,但却很少有客户愿意支付额外的费用,这项商业提案的吸引力还不够大。由此可见,5G网络的推广可能需要几年的时间,即便许多国家已经花费数十亿美元来为其建立基础设施,例如中国与美国

5G近在咫尺,而量子互联网可能根本无法实现。

量子计算机必须冷却到10毫开尔文,大约为零下273°C。它们也很脆弱,容易受侵入的电磁脉冲、振动以及温度变化干扰。为了从一个芯片中获得更多的计算能力,逻辑上的步骤是在计算机芯片中添加更多的量子比特或量子位。量子比特是量子信息的基本单位,但更多的量子比特只会进一步增加计算机整体的敏感度与不稳定性。

例如,像量子世界的诸多领域一样,黑客入侵加密技术也仅存在于理论之上。只有当使用量子计算机时处于稳定、容错的状态,才能将理论转为实践。从目前的情况来看,这是一个在几十年内都不可能解决的难题。算法需要数以百万计的纠错比特才能工作。在量子世界里,这几百万个比特就相当于几百万个量子比特。目前,IBM已经做出了50量子比特的量子计算机。但未来还有很长的路要走。

这是一个令人遗憾的“矛盾问题”,在量子世界,制造出更强大事物所需要的条件实际上会使其变得更加脆弱。除了量子力学,你还能在哪里找到一个这样的悖论呢?

本文作者

Sean Fleming,资深作家,Formative Content

本文原载于世界经济论坛Agenda博客,转载请注明来源并附上原文链接。

翻译:程杨

编辑:王思雨