现在我们已经离不开电脑、手机、互联网。这些技术也是现在创新创业的技术基础，这个技术已经造就了近50年来人类社会的繁荣。所有的这些技术都叫做经典技术，因为它们的物理定义符合牛顿力学和经典物理，所以我们把这些统称为经典技术。创新创业的基础就是经典技术，各种相关的应用、产业也随着经典技术的不断普及被开拓出来。21世纪人类社会将迎来另一种新的技术，就是量子技术。它跟经典技术完全不同，它的性能远远超过经典技术的性能和极限。量子技术一旦到来，我们可以根据它进行很多创新创业活动。我今天讲的这个内容，跟现在做的可能不太一样。但是未来很可能就发展成为产业。所以我今天要告诉大家，量子技术都有哪些？究竟做到了什么地步？哪些可以很快的开发出我们的产业？

量子世界的最大特点：不确定性

　　经典世界，这是大家熟悉的世界，我刚才说互联网，电脑，手机都是经典世界的经典技术。这个技术的特点就是它所有的状态，物理量都是确定的。我们说黑的就是黑的，我们说白的就是白的，这个世界的特点就是确定性。如果这个世界小到分子、原子，那就出现毛病了，它的任何量都是不确定的、概率的，所以性质完全不同，我们就叫它微观世界或者量子世界。微观世界或者是量子世界，跟经典世界最大的不同，就是什么都不确定：位置不确定，轨迹不确定，状态不确定，什么量都不确定。我们都认为确定的，黑是黑的，白是白的，对于它来说也是不确定的，就这么奇怪，这是另外一个世界。

　　量子有什么不同？如果这个世界里面有一个经典的粒子，我问这个时间他在哪儿？牛顿力学会告诉你它在哪一个确定位置，状态就确定了。同样这个空间有一个量子的粒子，你问这个时间这个粒子在这个空间哪一个位置？量子会先告诉你不确定，空间的哪个位置都可以找到它。它的位置不确定，你不相信，它就这样，我们世界上都可以看到它不确定的，这是它本质上的特点。举一个例子，从一个地方运动到另一个地方，有几条轨道一块走，比如从青岛到北京，我可以从这一条路，从海陆走，从好几条路走。一旦从青岛到了北京就只有一条路，这叫做运动轨迹确定了。同样量子的，一个量子从青岛到北京也有几条路，然后一旦到了北京，你就问他走哪一条路。量子会告诉你它哪一条路都不走，哪一个都走。路不确定，路径不确定。奇怪吧！量子世界就非常奇怪。

　　比如这样一个光子，通过一个干涉仪，到了第一个分数产生两条路，有波动性，做试验的都知道。如果一个光子也走过去了，它会产生干涉，然后问“从上面走，从下面走？”量子说，它两条路一块走，不走一条路。你说“我不相信”，测量它是走哪一条路，一测量就破坏它的状态了。只要保持量子性它就会两条路一起走，这就是它奇怪的地方。所以量子时代的特点是状态不确定。就是我们楼上好几层，有一个人，你说他现在在哪儿。我说在第四层，一会可能在第三层，现在第一层。如果这个人是量子的，你问这个时间它在哪一层，量子会告诉你哪一层都有它。这几种层都有它存在，所以量子很难想象。所以量子就符合了不确定性带来的叠加原理。这种性质虽然很奇怪，但是很有用。两个光子就更有用了，我们从一个激光打到一个非线性晶体产生两个光子，会出现一种非常独特的状态，叫做纠缠态。

　　纠缠态光子有一个非常奇怪功能。如果这两个光子，一个送到地球，一个送到月球，按照量子力学规律如果我对地球上这个光子进行作用，月球上面光子不需要时间，就会马上就发生变化。超光速的，就这么变了，这是量子力学推导出来的。按理说不可能超光速，除非幽灵才不符合物理定律存在，这就叫做幽灵般的超距作用。可量子力学观点说“我的这个是对的”。幽灵存在的，就是量子世界一个性质。于是两派人争吵不休，最后试验决定，试验结果表明幽灵是存在的，量子世界有超光速的东西也确实存在，而且已经被试验证明。EPR效应，现在非常重要的量子力学基础。两个粒子空间分的很开，对着作用打一下那边马上感到疼。只要量子世界存在就一定会有这样的现象。

　　做一个比喻，比如一个人，母亲在青岛，她女儿在深圳，女儿在深圳结婚生孩子，一瞬间青岛母亲自动变成外婆，这是EPR效应，不需要告诉她，马上她变成外婆。这个例子中两个人有先天关联，所以ERP效应也是一种关联，是一种没有办法中断的关联。所以量子世界就很多很多。“量子纠缠”这一幽灵般的超距作用可以做很多有趣应用。举个例子，比如一个女同学的名字叫Alice，她的名字有一个顺序，载体是C。她想把这一个C传到Bob那里，但是载体不送过去。C需要载体，载体是无限的量波。她提出一个载体C，我要把这一个信息传到远方男同学Bob那里，相当于这个信息在Alice传到Bob，要想这里死亡那里起来是做不到的，但有“纠缠”就可以做到。我们先搞两个，A和B能够处在纠缠的状态。A和B有幽灵般相互作用，利用这个相互作用物理学上就能完成。有人形象地比喻说这叫做“借尸还魂”。C不过去，但是灵魂跑到B，在B尸体上把灵魂重塑，这是纯粹的物理现象的比喻。量子世界非常奇怪，我们现在没有搞清楚为什么这么奇怪，但是我们可以开发这个奇怪的性质为人类服务，这是我们追求的。所以现在开发出了各种各样技术：量子计算机、量子模拟机、专用计算机、量子密码、量子通信网络、量子传感等等，所有的技术都可能会逐步的开发，这就是我说的21世纪量子技术时代将会到来。

量子计算机的优势：能耗低，存储量大

　　量子计算机，跟我们电脑相似，都是解问题，算问题。我们的电脑、微电子发展地非常快，快到有一个摩尔定律。摩尔定律说电子计算机的速度每18个月就会翻一番。几十年来计算机的发展就是按照这个摩尔定律指数上升。所以我们手机的功能越来越强大，芯片越来越小。在上世纪80年代的时候，就在摩尔定律正在兴盛的时候，有一帮物理学家就想一个问题：摩尔定律会不会无限发展下去？会不会死亡？有没有终结的时候？他们的研究结果得出结论，摩尔定律一定会死亡，会终结。原因在两个：第一，芯片越来越小，但是耗能非常大，芯片烧掉，就发展不下去。第二，如果想让晶体管做得越来越小，小到最后剩下一个电子，一个电子是微观世界，微观世界就是量子力学，那不确定的，所以所有的计算机的模式全部是失败的。这两个原因导致摩尔定律一会终结。但是当时IT产业正兴旺发达，所有的搞计算机的人都不理物理学家的说法，认为杞人忧天。但是如今摩尔定律发展不下去了，三十年前物理学家就预言过。那么下一代替代电子计算机发展高速度运算的是什么工具？提法是各种各样的。其实物理学家80年代还提出了第二个问题：如果摩尔定律终结有什么能够替代它？他们就研究出一个量子计算机。说量子计算机就可以取代它，性能比它还好得多。事实证明果然如此，因为量子计算机的运算过程是可逆的，所以耗能特别少。现在的超算计算机，最大的问题就是能量耗散太严重，根本没有办法做下去，所以我们需要研究耗能低的量子计算机。

　　第二，虽然量子效应在电子计算时是障碍，但在量子计算方面却是优势，量子计算机可能是下一代后摩尔定律的超级运算的机器。量子计算机为什么比电子计算机好？因为它的不确定性，恰恰是我们讨厌的不确定发挥了作用。比如说我们现在经典顺序要么0，要么1，绝对不是0+1，但是量子叠加原理，就把0和1加起来构成量子态。这就是量子比特，我们把这个量子比特作为整体进行处理，到这里我们需要把它变成量子器件，那么它的载体是什么？载体也是电子。电子计算机的晶体管是它的处理单元。晶体管通了，我用1代表；晶体管不通，用0代表。经典的电子计算机，要么1，要么0，非常准确，是确定的。但量子不确定，它利用量子态，向上叫做1，向下叫做0，不确定就体现0和1叠加的不同状态上，有个箭头可以操纵它，它叠加的权重不同表明顺序不同、载体不一样。你想一下如果有一个存储器，电子计算机存的数有多少？要么0，要么1，是一个确定的数。但量子计算机呢？它不确定，把0，1都存起来了。所以可以同时存两个数，0和1。要两个存储器呢，电子计算机还乘一个数，00，01，10，11，这四个数当中任意一个数，还是一个数。那量子计算机呢？可以同时存四个数。所以如果有N个存储器，这一个芯片上面有N个存储器，电子计算机还是乘一个数。量子计算机可以存2的N次方个数，而且指数上升。随着处理器的数目N呈指数上升，我们可以想象这个数据量多大。假设N为250，量子存储器存的数据，比现在宇宙当中所有原子数还要多，有人说一台量子计算机可以模拟整个宇宙的氧化情况，可见它的数据处理能力是非常强的。

量子计算的功能：进行预算，保密信息

　　量子计算机有什么功能？首先是并行预算。相比电子计算机的串行预算，它的性能上有大大的提高。电脑时代的到来使整个世界发生天翻地覆的变化，使用量子顺序的量子计算机会带来另外一次天翻地覆的变化。一些大公司要把这个用到大数据的安全问题上，他们已经知道量子计算机在将来是先进的技术产品，谁都想占这个市场的制高点，这是整个的国际状态。 量子计算机是一个可能颠覆人类社会的新未来的技术，但不能马上应用，它的应用还比较遥远，但是并不是遥不可及的。这是未来量子技术的一个发展重要方面。

　　第二个功能是可以实际应用量子密码。量子密码是用来保护信息安全的。信息的安全性，以前靠大数一类的数学难题保证。现在数据难题破了，安全性就受到威胁了。后来还是搞量子技术的人造出了量子密码，绝对安全。用量子的办法实现密钥分配，实现量子性，要有人偷听就一定会被发现，量子保证它一定会露原形，可以让用户知道有没有人窃听。所以我用量子协议搞一个密钥传输，传完比对，有人接听这个密钥误码率很高，我就知道这个不安全，如果没有这个误码率很低，我就知道这是安全的。量子密码是最简单的解决持续密钥分配不安全性的步骤，不要把量子想的那么神奇，解决一个问题，还要靠加密办法，两个加起来才能实现一个绝对安全的保密工作，这是密码追求的地方。我们现在可以使量子密码达到实用化水平，这里面好多技术问题也都解决了，在一百多米内光纤网络基本上可以实际应用。所以现在正在试用阶段，试用了很多年，也非常稳定，一旦得到认可就变成正式的密码的装置。而现在已经走到这一步。

　　原则上利用这种技术可以实现全球保密通信网的形成，一百公里做成了，两个城市呢，再连起来。陆地上搞一个保密通信网络，远处靠人造卫星，就上去了。所以理论上说这种保密通信可以全球化的。但是现在离全球化保密通信有多远？在一百公里的城域内，现在已经可以用了，并且好多公司已经开始做。实现智能网，智能城市，这个网里加一个保密网络，智能城市网络会更安全，可以提高这个智慧城市健康水平。虽然这样理论上可以实现，但实际没有做到，因为它需要一个量子中继器件。量子千人计划，第一个五年要把量子中继做成，十年以后整个欧洲搞保密通信网，这是一步步走。第三个是地空，现在问题更多，因为一个光子要从天上三百公里移动到地面上是很难的。因为气侯条件和阳光的因素都会让信道非常低，会不会找到那个光子？这里面两个问题，第一个全天后条件下必须要实现量子分配，第二个速度要快。快到一次一幂才能安全、高速。这两个都很难。所以说，量子技术会到来，但不是同时到来，可能分期分批到来，会改变我们创新创业模式，基于技术给人类带来更大的福利。谢谢大家。