“墨子號(hào)”飛天 量子通信能改變VR傳輸瓶頸？

　　北京時(shí)間8月16日下午1時(shí)40分，中國(guó)科學(xué)院國(guó)家空間科學(xué)中心研制的“墨子號(hào)”衛(wèi)星，在中國(guó)的酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心成功發(fā)射升空并進(jìn)入預(yù)定軌道。“墨子號(hào)”是一顆量子衛(wèi)星，也是世界上第一顆量子衛(wèi)星。

　　這條信息直接刷爆了朋友圈，所有人都在慶祝，中國(guó)又多了一項(xiàng)世界第一。

　　虛擬現(xiàn)實(shí)圈也在刷，慶祝墨子號(hào)發(fā)射成功，并預(yù)言量子通信未來可能會(huì)改變虛擬現(xiàn)實(shí)的發(fā)展，極大的促進(jìn)虛擬現(xiàn)實(shí)的進(jìn)步。

　　但是非常遺憾，VR日?qǐng)?bào)今天可能要給大家潑涼水：墨子號(hào)飛天是值得咱們舉國(guó)歡慶的喜事，但量子通信對(duì)于解決虛擬現(xiàn)實(shí)的傳輸瓶頸，作用微乎其微。

　　量子通信并不能幫助提高信道容量

　　當(dāng)然，并不是說墨子號(hào)是浪得虛名。

　　量子通信是怎么一回事？

　　根據(jù)量子科學(xué)的基本原理：兩顆糾纏的光子被拆散之后，無論相距多遠(yuǎn)，總會(huì)心靈感應(yīng)，一個(gè)形態(tài)發(fā)生變化，另一個(gè)會(huì)像鏡子一樣同步變化。利用這個(gè)特性實(shí)現(xiàn)光量子通信的過程如下：事先構(gòu)建一對(duì)具有糾纏態(tài)的粒子，將兩個(gè)粒子分別放在通信雙方，將具有未知量子態(tài)的粒子與發(fā)送方的粒子進(jìn)行聯(lián)合測(cè)量（一種操作），則接收方的粒子瞬間發(fā)生變化成為某種狀態(tài)，這個(gè)狀態(tài)與發(fā)送方的粒子變化后的狀態(tài)是對(duì)稱的，然后將聯(lián)合測(cè)量的信息通過經(jīng)典信道傳送給接收方，接收放根據(jù)接收到的信息對(duì)坍塌的粒子進(jìn)行逆轉(zhuǎn)變換，即可得到與發(fā)送方完全相同的未知量子態(tài)。

　　與經(jīng)典通信相比，量子通信的安全性幾乎是絕對(duì)的——絕不會(huì)“泄密”。

　　在量子通信過程中，信息本身經(jīng)過經(jīng)典通信傳輸，量子通信傳輸?shù)闹皇敲荑€。量子加密的密鑰是隨機(jī)的，幾乎可以做到用一次換一次，即使信息內(nèi)容本身被竊取者截獲，由于無法得到正確的密鑰，因此無法破解信息。如果竊取者試圖截獲密鑰，必須先截獲光子，再去觀測(cè)它，根據(jù)量子理論，宏觀的任何觀察和干擾，都會(huì)立刻改變量子態(tài)，引起其坍塌，因此光子會(huì)發(fā)生變化。結(jié)果密鑰接收方要么沒收到光子，要么收到光子后去跟發(fā)送方校驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)結(jié)果不一樣，馬上就能反應(yīng)過來通信過程被監(jiān)聽。當(dāng)然，這并沒有什么關(guān)系，一旦發(fā)現(xiàn)密鑰丟失，申請(qǐng)重新傳輸新密鑰，確認(rèn)無誤再解密信息。

　　墨子號(hào)有什么作用？

　　在有線光纖為基礎(chǔ)的量子通訊領(lǐng)域，由于光量子的不可分割特性，遠(yuǎn)距離傳輸不能進(jìn)行信號(hào)放大，而損耗卻很多，造成在遠(yuǎn)距離上信息傳遞效率很低。太空的真空環(huán)境卻能讓光量子在傳輸過程中的損耗大為降低，墨子號(hào)與地面發(fā)射站之間的距離為500公里，能夠完美的充當(dāng)覆蓋全球的量子通信網(wǎng)絡(luò)的中繼站。這樣一來，就使得量子通信不再局限于域內(nèi)通信，而是可以覆蓋整個(gè)地球！

　　所以，無論是墨子號(hào)也好，還是量子通信，重點(diǎn)并不在于信道容量，而在于信道安全。這與虛擬現(xiàn)實(shí)所要求的大容量信道并無相通之處，對(duì)于虛擬現(xiàn)實(shí)所要求的大體量數(shù)據(jù)傳輸也并不會(huì)有實(shí)際幫助。

　　量子通信的優(yōu)點(diǎn)不在于速度，而在于保密。經(jīng)典通信方式的信息傳遞速度已經(jīng)是光速了，5G網(wǎng)絡(luò)相比4G網(wǎng)絡(luò)，提高的是單位時(shí)間里的傳輸字節(jié)數(shù)，即信道容量，在這方面經(jīng)典通信反而比量子通信強(qiáng)得多。