在2015雲棲大會上，阿里雲與中科院聯合釋出了量子加密通訊產品。那麼，究竟什麼是量子計算和量子通訊？阿里都用量子加密了，你的淘寶密碼能保住嗎？
阿里釋出了量子通訊產品
據多家媒體報導，在今天上午舉行的2015雲棲大會上，阿里雲與中科院聯合釋出了量子加密通訊產品。目前，雙方已在阿里雲網路環境建立了多個量子安全傳輸域(Quantum Portal)，通過量子傳送門實現同城資料中心互聯組網，能夠為客戶提供無條件安全資料傳輸服務。
此前7月，阿里雲在上海宣佈聯合中科院成立一個全新的量子計算實驗室，共同開展在量子資訊科學領域的前瞻性研究，研製量子計算機，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。
據透露，目前阿里雲量子通訊產品已用阿里業務完成小規模測試，可實現到達、保密、組網、金鑰分發的功能。今年將正式把合適的阿里業務切到量子安全域，進行規模化驗證，同步進行開服的準備工作。 阿里巴巴集團技術長王堅博士表示，量子加密通訊遠遠不只是一種全新的加密手段，將是新一代網路資訊保安解決方案的關鍵技術，讓網際網路在未來50年都能更加安全。
什麼是量子計算
量子計算是指一種使用量子邏輯進行通用計算的裝置。不同於傳統計算機，量子計算用來儲存資料的物件是量子位元（qubit）。量子位元和傳統位元之間最大的不同就在於，傳統位元同一時刻只能處於某個特定的狀態，而量子位元可以同時處於不同狀態的疊加態，也就是「量子疊加態」，這使得它能以少量的資料包含巨量的資訊。 那麼，量子計算機的原理是什麼呢？為什麼不能完全取代傳統計算呢？下面這個視訊將為你講得一清二楚。
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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聯合成立了量子人工智慧實驗室（QuAIL）。2014年，谷歌正式僱傭美國加利福尼亞大學聖芭芭拉分校的約翰·馬丁尼斯（John Martinis）成立超導量子計算實驗室來開發量子計算機晶片，開創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，他們仍會與繼續與D-Wave公司（坐落於加拿大本拿比）保持合作關係。該公司於2013年5月曾向谷歌公司出售了一臺計算機，並宣稱其是世界第二臺商業量子計算機。
量子通訊保護你的密碼
量子計算機會帶來什麼問題呢？簡單來說，它會讓你的密碼暴露無遺。現在，我們在網上輸入密碼時，使用的加密演算法是一種依靠計算複雜度的RSA加密技術。舉個很簡單的例子，兩個300位數的質數相乘非常容易，但是，要將一個600位數的數字進行因數分解，以找出它是哪兩個質數的乘積，就太困難了。
如果用傳統的計算機，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，將一個大數做因子分解，那麼廣泛使用的加密方法就會被破解。幾乎所有用於高度機密資料的加密方法都會在某種量子演算法面前變得不堪一擊。
1995年，貝爾實驗室的彼得·舒爾（Peter Shor）就提出了一種量子演算法，可以用遍歷的方法來獲得那兩個因子，這對平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成功，傳統的加密技術立即功虧一簣。 此時，量子通訊就有了用武之地，它將保護由量子計算機帶來的潛在安全隱患。 量子通訊是指利用量子糾纏效應進行資訊傳遞的一種新型的通訊方式。量子通訊是近二十年發展起來的新型交叉學科，是量子論和資訊理論相結合的新的研究領域。量子通訊主要涉及：量子密碼通訊、量子遠端傳態和量子密集編碼等，近來這門學科已逐步從理論走向實驗，並向實用化發展。高效安全的資訊傳輸日益受到人們的關注。基於量子力學的基本原理，並因此成為國際上量子物理和資訊科學的研究熱點。
量子通訊的現狀與未來
如今，小範圍的量子密碼分配已經走出實驗室得到應用，量子隱形傳態技術也早已在實驗室實現。
量子通訊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鐳射器，光纖，以及偏振分光稜鏡等光學器件實現。目前國際上投入應用的量子密碼分配網路有位於美國波士頓的DAPRA 量子網路（DAPRA QuantumNetwork），由哈佛大學和波士頓大學聯合幾家公司在2004 年建成；同年，瑞士的ID Quantique 公司已經開始將量子密碼分配網路投入商業化；第一個量子密碼分配的計算機網路位於奧地利維也納的SECOQC，由量子資訊科技世界頂尖的奧地利科學院量子光學與量子資訊研究所（IQOQI）和維也納大學在2008 年建成。中國這方面的產業化也已經走入世界前列。中國科學技術大學的團隊在合肥於2012 年建立了中國第一個量子密碼分配的安全網路。
量子密碼分配畢竟還是用量子通訊技術傳輸經典資訊。而利用量子糾纏態的量子通訊才是真正在傳輸量子位元。出席了今天雲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了：量子隱形傳態，量子糾纏態交換，自由空間的量子隱形傳態，三光子、四光子、五光子和六光子糾纏，使中國在量子通訊研究的競爭中超越奧地利，成為如今全世界的領跑者。
量子隱形傳態在2012年已經實現了143 km的記錄，下一步將是建立地面和衛星之間的傳輸。毫無疑問量子隱形傳態將成為下一個投入應用的量子通訊技術，而且直接傳輸量子位元的優勢，會使它和量子計算機能一起構建起量子網際網路，即量子資訊時代的網際網路。[1]
量子計算機的最大障礙：退相干
目前，量子通訊技術已日漸成熟，但量子計算的突破才剛開始，還需要經過許多年的研究才能大規模應用。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坍縮成一個確定無疑的狀態的現象。前文的視訊中我們也看到，一旦你對粒子進行觀測，就意味著會有其他粒子與之發生互動，那就會摧毀疊加態，使得它所儲存的資訊丟失掉。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巨集觀物體（比如薛定諤的貓）的疊加態，因為它們在很短的時間內就已經退相干了。
量子計算與人工智慧
十幾年前，英國數學物理學家羅傑·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對神經元進行計算後卻發現，假如一個神經元的發射需要100萬個鈉原子穿越細胞膜，那這100萬個鈉原子可能同時處於神經元內外的疊加態，那麼，由於大腦中存在太多粒子（水分子等），那麼大約在10^(-20)秒後，就會因粒子的相互作用而發生退相干。如果不用神經元，而採用微管進行計算，則退相干的時間約為10^(-13)秒。在如此短的時間內，大腦根本意識不到退相干之前的資訊，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。
那麼，量子計算是否真能揭開大腦的祕密，並開啟人工智慧的巨大潛力呢？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），由於已經有了量子通訊的加密技術，所以，不用太擔心你的密碼會被盜。
參考資料
[1]張文卓，量子通訊——量子資訊時代到來的前奏（物理前沿）
[2]九維空間，阿里巴巴投資研究量子計算，有什麼用？（科學人）