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在云端再建一个自己 阿里云讲了一个量子分身Me2的故事
来源：互联网作者：互联网责编：小智
让一个和自己一模一样的人来帮自己干活也许是人们对于未来科技的最淳朴设想。而在今年的愚人节期间，阿里云也“发布”了一段有趣的视频。讲述的是一个通过量子纠缠在网络上建立另一个我“Me2”的故事。这个Me2可以完美地执行网络聊天、写邮件等一切你本人在网上能干的事情。当然，最重要的是他仅仅是你的影子，一切听你。S-Lab实验室在开展对大脑的同步，通过量子纠缠态，以此实现对大脑信息的复制和同步。同步到云端之后可以相当于另一个自己――Me2，Me2可以代劳网络世界的所有操作，因为他具备本人的记忆、思维习惯、价值观，甚至是IQ和EQ。量子纠缠是一种物理学的概念，指的是一旦两个粒子建立纠缠态，即使相距遥远距离，一个粒子的行为将会影响另一个的状态。也经常用于量子保密通信，其具备不被干扰和窃听的优势，是当前最安全的通信方式。视频中提到，这一建立在网络世界的另一个我称之为“Me2”，他是一个数字世界的虚拟存在，不具备独立意识，完全遵循自己的意志。它能够轻松自如的代替你在网络上处理一切事物，比如在开车的同时用Me2和朋友聊天，而对方完全察觉不到，甚至还会帮你处理工作邮件。这样一来，网络端的工作可以交由网络上的Me2去完成，本尊就得到了解放可以去做一些更有趣的事情。这在人们对网络又爱又怕的当下显得颇具吸引力，网友也就此开始一波波的畅想。比如说网络相亲的时候，大家让自己的Me2先去探探风。也可以帮助自己的父母处理电脑和智能手机出现的小问题，再也不装被称为“流氓”的电脑管家。在愚人节前一天公布是否意味着这只是个玩笑？对此阿里云未做出回应。不过，随着人工智能以及量子计算的突破，一些平时完全做不到的科幻设想正在逐步实现。已有多位科学家认为大脑思维与量子存在着密切联系。加州大学圣芭芭拉分校的马修?费希尔提出，大脑中可能在利用核自旋进行着量子处理，他发表的论文对这一观点进行了解释。清华大学副校长施一公也提出假设，认为要研究人类的意识必须到量子层面去观察，量子纠缠存在于人类的认知世界里面。知乎上一位物理学专家也表示，传统上依赖于经典物理进行编码和运算的计算机，不可能产生自由意志。要备份人的意识，必须要做出真正的量子计算机。而这种量子很可能是让人从碳基生命走向了碳-硅混合生命体成为了可能。另一方面，量子计算领域也正在获得长足进步。谷歌、IBM等公司正在加大对量子计算的研究投入，在国内阿里云也已经同中国科学院联合成立了量子计算实验室，共同开展在量子信息科学领域的前瞻性研究，研制量子计算机。若量子计算机研制成功，其速度将比目前的超级计算机快百亿亿倍，很多当下愚人节的话题将因此得以成真。
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版权所有 鲁ICP备号中国科学院院士潘建伟：量子到底能引领人类走多远
当它被应用于保密通信领域的时候，它可以实现无条件的通信安全；当它被应用于计算领域时，它可以“秒杀”峰值计算速度达每秒5.49亿亿次的“天河二号”超级计算机；它为解决气象学、金融学等领域的大数据分析问题指明了方向，更可以使海面之下的潜水艇无需上浮校准位置，仍然能够长时间地掌握精确的导航信息。
以上所展示的，都是量子理论付诸实践之后产生的奇迹。4月25日，未来论坛第六期“理解未来”讲座,在北京IFC大厦耶鲁（北京）中心开讲。中国科学院院士、中国科学技术大学教授潘建伟院士用生动有趣的语言，向在座的听众描绘了一幅关于量子的美妙图景。然而，上述的奇迹仅仅是量子世界很小的一部分，让我们回到讲座的开始，看看在潘建伟院士眼中，量子到底能引领人类走多远。
中国科学院院士、中国科学技术大学教授 潘建伟院士
“《西游记》里有两个大家非常喜欢的神仙，千里眼和顺风耳。其实这两个概念，现在的电视和电话从某种意义上讲已经实现了。此外，天上一日、地上一年的传说也被相对论证实了。”潘建伟院士从中国人耳熟能详的古代神话讲起，拉近了前沿科学与听众之间的距离，“孙悟空的分身术和筋斗云，我们现在能不能实现呢？”
由此，潘建伟院士开始向现场听众解释量子世界的分身术。他并没有使用国际上较为流行的“薛定谔的猫”作为例子，而是假设了一趟从法兰克福飞往北京的旅行。“如果我从法兰克福飞往北京的路上睡着了，我就不知道自己在中途是经过了北边的莫斯科还是经过了南边的新加坡，就好像我同时存在于这两条航线上一样。”潘建伟院士解释道，“在微观世界中，我们看不到粒子是从哪边过来的，它可以同时存在于很多个地方，这就是量子叠加的状态。”
“潘建伟的航班”让量子世界的神奇初露锋芒。随后，粒子状态会受到观测者的干扰，粒子之间存在超空间关联的纠缠态等量子力学的基本概念也被引出。“利用量子的纠缠态，可以把客体的信息，用量子隐形传态的方式从一个地方传到另一个遥远的地方。将北京的我的所有信息传输到上海，然后用同样多的物质在那里重塑一个我，这是一种光速的旅行方式。量子力学不仅允许‘分身术’，也允许‘筋斗云’的存在。”
微观世界的运行状态，完全颠覆了普通人对传统物理学概念的理解。针对听众的困惑，潘建伟院士从牛顿经典力学讲起，梳理了量子力学发展的历史，并介绍了量子力学发展早期爱因斯坦与玻尔之间的争论。
“爱因斯坦把量子纠缠称为‘遥远地点之间的诡异互动’，他认为相对论不能允许这种情形发生。玻尔则认为，量子纠缠的过程中不存在能量传递，所以跟相对论概念里的能量传播是没有矛盾的。”潘建伟院士介绍道，相对论是定域性的，认为在类空间隔下对一个粒子的测量不应该对另一个粒子产生影响；量子力学则是非定域性的，对一个粒子的测量会瞬间改变另一个粒子的状态。后来的实验结果证明，玻尔的看法是正确的。
相对论与量子力学的争论暂告一段落。潘建伟院士随后指出，二十世纪，在研究和应用量子力学、相对论的过程中所催生的信息科学，为人类带来了物质文明的巨大进步。信息科技的进一步发展，正面临着计算能力和信息安全的瓶颈。对量子世界规律的研究，可以帮助人们实现计算能力的飞跃和无条件的信息安全，完成更加精密的测量，更能够有效揭示复杂物理系统的规律，突破信息和物质科学技术的经典极限。
潘建伟院士还就量子通信和量子计算领域的前沿进展，国际上的竞争态势，以及中国量子信息科技发展的近远期目标进行了详细的介绍。目前，我国已经掌握了实用化城域光纤量子通信网络的技术，并在国防、政务、金融等领域的信息传送保障方面得到多次应用。量子计算方面，在经典信息领域一直扮演追赶者角色的中国也已经在世界上占据了一席之地。“经过将近十年的努力，我国在量子通信方面已经取得了一定的优势。随着京沪量子通信干线的建成和量子通信卫星的即将发射，在这些领域我们是领先于欧洲和北美的。”潘建伟院士说。
北京大学物理学院院长 谢心澄教授
北京大学物理学院院长谢心澄教授对潘建伟院士的讲座进行了点评。谢心澄教授指出，科学研究一般有两个驱动力，一是好奇心，二是技术的发展。能够把好奇心和技术发展在科研初期就结合起来是非常少见的，量子信息就是一个完美的例子。“量子力学相对来说已经是比较古老的课题，但是我跟很多人一样，相信这门学科将会有第二个春天，科学上我们提倡第二个春天。”谢心澄教授说道。
在随后的提问环节中，量子力学给当今世界带来的哲学理念和社会运行机制的冲击成为了在场听众最关注的环节。在座的未来论坛咨询委员会委员朱云来先生向潘建伟院士询问了关于量子隐形传态的问题：“我们在隐形传态中传输过去的究竟是一种状态，还是能量或者物质？”
潘建伟院士解释道，这一过程中物质和能量都没有传过去，只是把粒子状态本身进行了传输。传输目的地在拿到状态信息之后，在当地用同样多的物质，把那种状态重新构造了出来。如果是人的传输，你所有的记忆，所有的病痛，所有的感觉全都一模一样，当然出发地的人就会变成一团原始的物质。这个过程不是克隆，而是对人更完整意义上的百分之百的传输。
“作为一个人，你被传输到目的地之后，仍是独一无二的。”潘建伟院士说道。
提问的最后，现场的阶梯座椅后面传来了一句稚嫩的声音：“我想问，人变成量子会不会死啊？”一个从时间的角度来看，离死亡的距离最为遥远的孩子，问出了与人的最终命运密切相连的问题。
“不会的。”潘建伟院士走向孩子，微笑着摇了摇头，“人类身体里的每一个粒子都是量子，我们不是活得好好的吗？”
潘建伟院士是国际量子信息和量子通信实验研究领域的先驱和开拓者之一，也是该领域有重要国际影响力的科学家。获得一系列成果的他，平时很忙，很少到外面演讲。此次应未来论坛之邀，潘建伟院士说他十分高兴，他感到未来论坛这个平台很好，理解未来讲座做了件很有意义的事。特别是这次讲座上与中小学生的互动，更让潘建伟院士感动，他说：孩子，就是未来。
未来论坛创始理事、秘书长武红
讲座结束了，百余位听众意犹未尽，他们都说，未来论坛主办的“理解未来”讲座，邀请到的演讲人“特别棒”，讲座内容给大家提供了多重感受和视角。正如该讲座的宗旨所述：启蒙、激发、唤醒，让人们的智识版本实时更新。
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追梦量子世界
(作者:陈宇翱 中国科技大学教授)
量子是什么？在我们的生存空间里，量子以什么样的形态存在？量子技术对我们的生活带来了什么样的福音？分身术、隐形传输还将是遥远的神话么？
说到量子，大家可能既熟悉又陌生。什么是量子？举个例子，我手里这个激光笔，这就是一支量子笔。我按一下翻页，大家知道有多少个量子从这里传输出去了吗？我可以告诉大家，有上万亿个量子已经从这里传到了电脑的接收端。是不是很厉害？它为什么这么厉害？请容许我给大家解释一下量子的概念。量子是能量的最小单位，所有的微观粒子都是量子，原子、分子、光子都是量子。大家知道，整个世界都是由微观粒子组成的，也就是说，整个世界都是量子组成的。这支笔、在座的大家，包括我，都是24K纯量子产品，呼一口气都是千万级数的量子进出，大家都是分分钟几亿上下的人才啊。
这样说来，量子并不神秘，也没什么高深的，但是量子研究的科学却已经成为近代科技的支柱，出现了诸如激光、核磁共振、巨磁阻等先进的科技进展，并且在未来，也一定会给我们更多的期待。
在量子世界中，有两个基本原理，一个是量子叠加原理，一个是量子隐形传态原理。理解了这两个原理，量子技术就不那么遥不可及。
首先要跟大家介绍的是量子的叠加原理。举个例子，《西游记》大家都看过吧！这是一部集中国古人想象之大成的经典之作。孙悟空在西游记中多次使用过分身术，一个分身挨骂，另一个分身呢去捣蛋。在量子世界里，量子就是孙悟空，可以有多个分身，但是，和孙悟空的分身术不同的地方在于，一旦他们被测量，也就是被发现了，就会只剩下一个分身，并且是随机的一个。假设有ABC三个分身，无论我们测量了其中哪一个，便会有随机的两个消失，可能是AB，可能是BC，可能是AC，而仅留下一个。
所以在被测量前，量子的世界里并存着多个分身。这是通过我们的一个实验得出的结论，这个实验叫“双缝实验”。有两个一模一样的缝隙，有一束光照过来，光会同时的、无差别的通过这两个缝隙，在缝隙后面的屏幕上留下相同的痕迹。但是如果我们在其中一个缝隙中放置了感知光的装置，也就是我们对它进行了测量，那么光便会只穿过一条缝隙，只留下一个痕迹了。
再打个形象一点的比方，假如我是一个量子，我从单位到家里有两条路，一条经过一个海鲜市场，一条经过一个鲜花市场。如果我开车下班，也就是说我是被测量了，被自己测量了，那我很确定我走的是哪条路，并且我太太也可以知道我走的哪条路。因为如果我走鲜花那条路，我身上就是鲜花味道，如果我走海鲜那条路，身上就是鱼腥味。可是如果我打车回家并且车上睡着了，没人测量我了，那我自己不知道我走的哪条路，我太太也无法知道，因为当她闻我身上的味道的时候，她发现我身上一半是香味一半是腥味。这就是量子叠加原理，当我醒着，状态被测量了，那我身上只有一种可能，一种状态。当没有测量我的状态的时候，我身上就是多种状态并存，就是量子的分身术。
一个量子是这样的，那如果我们把两个量子纠缠在一起又会怎么样呢？把你和我纠缠在一起，你和你的分身分别在上海和北京，我和我的分身也分别在上海和北京，一旦我的一个分身被测量到了，那么只有我的一个分身会消失吗？不是的，而是我和你在同一地方的分身都会消失，我们两个都分别只留下了一个分身。我们管这个现象叫量子纠缠，量子纠缠有什么作用呢？它帮助我们完成了量子的隐形传态。
那么，通过量子分手术和量子叠加原理的研究，我们究竟能干些什么呢？
首先一个就是计算速度的飞跃。普通的计算机是二进制，只有0和1，而量子计算机利用量子叠加原理，也就是量子的分身术，就可以拥有0和1的叠加状态，进行并行计算。可操纵的量子数增长了，量子计算机的计算速度也就增长了。经典的计算机分解300位的大数需要15万年，但是量子计算机只要一秒钟！这样强大的计算能力，将为我们生活的方方面面提供帮助，比如密码分析、气象预报、石油勘探、基因分析、药物设计等等。
量子分身术还有一个更为直接的应用，就是量子保密通信。曾经，我们认为光缆是最安全的信息传递方式，将光缆放入几千米深的海底，就更加安全，除非将光缆剪断，否则信息几乎不可能被探测到。然而随着科学技术的发展，美国人已经发明出一种装置，利用潜水艇沉入海底，将这个装置在光缆上盘上一圈，很容易就可以窃取到一小部分信息，但就是这一小部分信息，就可能泄露了重要的国家机密。而这个窃密的装置需要多少成本呢？只有区区十万人民币左右！这样我们国家、我们个人还有什么机密可言？
但是有了量子保密通信就不一样了！如果我们想要传输一个秘密给收信人，就要给收信人两样东西，钥匙和存放着物品的箱子。收信人只有同时收到秘钥和箱子，才可以打开箱子取出里面的物品。我们利用量子态来传递秘钥，一旦坏人截取了我的秘钥，是不是就能破获这个秘密呢？当然不可能！根据量子叠加原理，秘钥就是量子的多个分身，一旦被窃听，被测量，其他分身就会随机消失，我们就发现了，那我就废掉这把钥匙，再寄一把，直到我确保收信人拿到这把钥匙。然后呢我就选择普通方式寄出箱子就可以了，因为没有秘钥别人是打不开这个箱子的。这种方式足够安全吗？我可以告诉大家，只要信息传递不超过光速，只要时间不反演，这种加密方式是无条件安全的！
我们发展量子通信技术的终极目标就是，构建一个全国乃至全球范围的量子保密通信网络。首先，在一个城市内建立这样一个网络，然后通过光纤把城市之间联系起来，然后通过卫星与地面站之间传输实现更远两个区域之间的连接。目前，我和我的同事们正沿着这个路线在努力着，我们已经先后在合肥、北京、济南建立了城市内的量子保密通信网络。现在我们正在做的是，建立连接北京和上海的量子保密通信干线，这个干线不同于我们平时说的高速铁路，这是一条传输加密信息的高速公路，建成之后，这两个城市的任意两个地方都可以传输加密信息。而在更偏远的地方，例如我国的西部，甚至是我国各个大使馆的所在地，这些光纤铺不到的地方，那怎么办呢？我们有另外一种方式，就是量子科学卫星，预计在2016年发射，我们要建一个卫星与地面的量子信息通道，通过卫星中转，可以联系到任何地方。
这些绝不是我个人的想象，我们有充分的理论和技术支持，并且也有成功的经验。在量子保密通信的支持下，从我们个人方面来说，我们的手机支付、网银支付都将变得更加安全。从国家方面来说，国家信息的泄露，类似于斯诺登事件也将逐渐杜绝。
随着我们对量子越来越深入的研究，可以说：未来，一切皆有可能！古人在《西游记》中想象了千里眼、顺风耳等神仙。在现代社会，电视机就是现代的千里眼，顺风耳呢，就是电话，可视电话，就是他们俩的合体。像孙悟空的筋斗云一样，我们去上海、去美国不用再坐火车、坐飞机，只要“嗖”的一下就到了目的地，真正实现了瞬间移动呀！
再比如，神话故事中的天上一日地上一年。如果有一列没有终点、沿着铁轨一直行驶下去的列车，载着一些乘客，这部列车，不停加速直到每秒钟绕地球七圈、即达到光速的时候，列车上的时间将会被无限放慢，列车上的人以为只过去了一个月，列车停下后，他们走下车却发现地球上已经过去了三十年，来到了未来世界，真的是车上一日地上一年
虽然如何保持列车的永动、如何加速到光速，仍然是人类无法解决的问题，但我们有一群始终坚持理想的科学家，在一直不停的追梦。在常人的眼中，这些科学家的生活和工作是很无趣的，就像生活大爆炸里面这样，每天就是做实验，算公式，check
email，枯燥，无聊，一点浪漫细胞也没有。可是恰恰是我们这群人，在用最无趣的方式，实现了一个个科技上的飞跃。因为我们心中始终有一个理想，那就是去实现人类最五彩绚烂的梦，做最浪漫的追梦人!
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分身成真！阿里云发明量子智能Me2：意念控制另一个你
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编辑：朝晖 &&)
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