一句話告訴你量子是什麼 “量子指紋”或讓未來再無假貨

隨著大數據時代的到來，光通信網絡的業務量正在以指數級的速度增長，如何降低傳輸成本，提高傳輸效率是目前光通信學術界和工業界面臨的一個核心問題，而量子技術就是解決這個問題的突破口之一。那麼，量子究竟是什麼？量子技術如何幫助我們解決上述問題呢？

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2016年9月20日，北京第25屆中國國際信息通信展覽會上，觀眾在參觀量子通訊展台。（春光/人民圖片）

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量子技術是當今世界最具顛覆性的前沿技術之一。據《中國青年報》報道，量子是現代物理學中的重要概念，最早由德國物理學家普朗克在1900年提出。通常來說，量子是能表現出某物質或物理量特性的最小單元，分子、原子、光子等微觀粒子都是量子的表現形態。量子具有疊加、糾纏等特性，可應用於探測、通信、計算等相關領域。

其中，量子在通信領域的應用意義重大，其中一個重要的應用就是量子指紋識別。中國新聞網介紹，指紋識別主要應用於遙遠雙方的信息比對，假設需要比對的信息量為100個單位，經典的指紋識別方法需要傳送的最小信息量為10個單位，而量子指紋識別方法在理論上僅需傳送2個單位，極大地降低了傳輸成本，提高了傳輸效率。

量子指紋識別理論早在2001年就被研究人員提出，但受限於各種技術條件一直難以真正實現。據《人民日報》報道，2016年，中國科學技術大學潘建偉及其同事與中科院上海微系統所、美國麻省理工學院的科研人員合作，在20公裡的光纖線路中實現了傳輸信息量比經典極限降低84%的量子指紋識別。該實驗不但是世界上首次突破經典極限的量子指紋識別，也首次在實驗中觀測到量子信道容量相比經典信道的優越性。

此外，據《科技日報》報道，量子指紋識別還將更加深入地走進我們的日常生活，有望讓未來不再有假貨。物聯網智能系統中的每件物品都有其身份，即ID，比如聯網汽車、無人駕駛汽車的剎車系統部件等，科研人員利用量子技術為其打上獨特的量子指紋，用戶通過智能手機等設備掃描這些量子指紋，並將其與制造商數據庫的2D標簽進行匹配，就能識別出物品的真偽。（程丹）

本文由中科院物理所副研究員羅會仟進行科學性把關，目前專家研究領域為超導、電子、電磁、半導體、自動化、中子散射等。