阿里云栖大会：中国将成计算大国，互联网迈入量子时代

来源：新智元

本文编辑自新浪科技、环球科学、Tech2IPO、维基百科

10月14日-15日，阿里云2015云栖大会Computing Conference在杭州召开。大会吸引了来自全球约2万名开发者参加。阿里云及其合作伙伴在大会上发布了一系列新的云计算技术，200多家企业展示了量子计算、人工智能等前沿科技。

大会由杭州市政府和阿里巴巴集团联合主办，阿里云承办，共设置两个主论坛、约30场分论坛和3场开发者大赛。浙江省省长李强、阿里巴巴集团董事局主席马云出席大会并发表主题演讲。

作为中美技术差距最小的行业之一，中国的计算力量已全面参与到全球的竞争中。云栖大会则是中国计算力量的一次集中展示。作为中国最大的云计算服务平台，阿里云重塑了开发者获取计算资源的方式，帮助创新创业者面向全球提供服务。

阿里巴巴集团董事局主席马云在大会上发表主题演讲表示，DT时代最了不起的是利他思想，数据和计算能力给人类带来的普惠价值，将成为撬动中国经济内需增长的支撑点。

“DT时代最了不起的是利他思想，因为只有你相信别人比你更强大。”马云表示，在DT时代，计算能力将会成为一种生产能力，而数据将会成为最大的生产资料，会成为像水、像电、像石油一样的公共资源，“中国是一个计算机大国，但是中国不是一个计算的大国，未来中国一定会成为一个计算大国。”

也正是在6年前，阿里巴巴集团成立云计算子公司阿里云，开始投入为第三方企业提供服务的云计算平台。经过6年的持续投入和建设，阿里云已经成为中国最大、全球领先的云计算服务平台。在最新一个季度的财报中，阿里云收入增幅达106%，超过亚马逊AWS同期增速。另据IDC数据，2014年阿里云在中国公有云市场份额排名第一，市场占有率达29.7%。

“中国经济巨大的潜力在于内需，我们需要的是用’云’去激发内需。”马云表示，阿里巴巴的愿景是帮助更多的人实现他们的梦想，“我们把阿里巴巴积累的数据和计算的能力，我们分享给大家，分享给无数追梦者、无数创业者，能够让他们的梦想能够成真。”

在此前公布致投资者公开信中，马云也表示将不惜一切投入发展数据技术，让数据和计算能力成为普惠经济的基础，并将大数据云计算列为阿里巴巴未来十年的核心战略之一，“我们非常明白只有依靠互联网技术和大数据，只有建立起一个真正意义上的创新商业基础设施，才能全球的帮助中小企业做生意。”

计算成本降低70%

阿里云栖大会：中国将成计算大国，互联网迈入量子时代

阿里研究院发布报告显示，阿里云上的创业者6成为首次创业。企业选择采用公共云平台后，计算成本降低了70%，创新效率上升了高达300%。云计算已经成为全球创新的基础设施。

本届云栖大会共有超过200家海外科技创新企业参与。大会专门为海外企业开辟了展区，参与企业包括Intel、PCCW电讯盈科、新加坡电信、迪拜Meraas控股、迪拜主题公园等知名企业，以及Docker、Mesosphere、Quixey、Rovio、RemarkMedia等备受热捧的创业团队。

互联网迈入量子计算时代

阿里云栖大会：中国将成计算大国，互联网迈入量子时代

阿里云与中科院旗下国盾量子联合发布了量子加密通信产品。目前，双方已在阿里云网络环境建立了多个量子安全传输域 (Quantum Portal)，通过量子传送门实现同城数据中心互联组网，能够为客户提供无条件安全数据传输服务。据悉，这是全球首家云服务商提供量子安全传输产品落地服务。这项成果的发布，将对全球量子研究和云计算发展具有里程碑意义。

据透露，阿里云量子通信产品已用阿里业务完成小规模测试，可实现到达、保密、组网、密钥分发的功能。今年将正式把合适的阿里业务切到量子安全域，进行规模化验证，同步进行开服的准备工作。

随着人类计算能力突飞猛进的发展，经典加密通信被破译的风险与日剧增。一旦真正意义上的通用量子计算机问世，将比目前最先进的超级计算机运算速度快百亿亿倍。量子通信技术是目前唯一的安全性得到严格证明的保密通信方式，即使未来量子计算机出现，也能保证数据安全。量子加密传输通过量子密钥无条件地保障信息安全，传输过程中的一切信息截获、密码破译、黑客技术，都将变得无能为力。

进入 21 世纪以来, 量子通信成为国际上量子物理和信息科学与技术的研究热点。中国科学院院士潘建伟及其率领的团队，推动我国在不到十年的时间里迅速取得国际领先地位。英国《自然》杂志曾评论说，「这标志着中国在量子通信领域的崛起，从十年前不起眼的国家发展为现在的世界劲旅，将领先于欧洲和北美……」。

「科研成果转化为现实应用的过程漫长艰辛，许多前沿技术都被困于这段『死亡之谷』而无法走出实验室。和阿里这样全球化的公司合作，能够大大加速科研成果的应用落地，更好的造福人类，这次量子加密产品能够这么快发布就是一个最好的证明。」潘建伟表示。

阿里巴巴集团首席技术官王坚博士说，量子加密通信远远不只是一种全新的加密手段，将是新一代网络信息安全解决方案的关键技术，让我们的互联网在未来 50 年都能更加安全。在现阶段，云服务和量子加密技术的结合是将这一昂贵的技术普遍的大规模应用于商业场景的唯一途径，让整个社会享受量子技术革命带来的好处。

「以前我们国家在科学技术发展方面在世界总是处于比较落后位置，我们总是在享受世界科技发展的成果。往往是我们遇到了问题，然后向世界去寻求答案。但这次是我们的一个机会，一个给世界一个答案的机会。」王坚说，这也是中国第一次真正可以开始拿技术换市场的尝试。

今年 7 月底，阿里云在上海宣布联合中科院成立一个全新的实验室，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，这也是全球科技公司在量子研究领域争相争夺的另一焦点。

量子加密通信是什么？

阿里云栖大会：中国将成计算大国，互联网迈入量子时代

量子密码学，又称量子密钥分发，是利用量子力学特性来保证通信安全性。它使通信的双方能够产生并分享一个随机的、安全的密钥，来加密和解密讯息。

量子密码的一个最重要的，也是最独特的性质是：如果有第三方试图窃听密码，则通信的双方便会察觉。这种性质基于量子力学的基本原理：任何对量子系统的测量都会对系统产生干扰。第三方试图窃听密码，必须用某种方式测量它，而这些测量就会带来可察觉的异常。通过量子叠加态或量子纠缠态来传输信息，通信系统便可以检测是否存在窃听。当窃听低于一定标准，一个有安全保障的密钥就可以产生了。

量子密码的安全性基于量子力学的基本原理，而传统密码学是基于某些数学算法的计算复杂度。传统密码学无法察觉窃听，也就无法保证密钥的安全性。

量子密码只用于产生和分发密钥，并没有传输任何实质的讯息。密钥可用于某些加密算法来加密讯息，加密过的讯息可以在标准信道中传输。

量子密钥分发

量子通讯中，讯息编码为量子状态，或称量子比特，与此相对，经典通信中，讯息编码为比特。通常，光子被用来制备量子状态。量子密码学利用量子状态的特性来确保安全性。量子密钥分发有不同的实现方法，但根据所利用量子状态特性的不同，可以分为几类。

1.基于测量：与经典物理不同，测量是量子力学不可分割的组成部分。一般来讲，测量一个未知的量子状态会以某种形式改变该量子的状态。这被称为量子的不确定性，它的一些基本结论有维尔纳·海森堡的不确定性原理，信息干扰理论和不可克隆原理。这些性质可以被利用来检测通讯过程中的任何窃听（窃听必然需要测量），更重要的是，能够计算被截获讯息的数量。

2.基于纠缠态：两个或更多的量子状态能够建立某种联系，使得他们无论距离多远依然要被看做是一个整体的量子状态，而不是独立的个体。这被称为量子纠缠。他们之间的联系是，比如，对其中一个量子的测量会影响其他量子。如果纠缠的量子对被通讯的双方分别持有，任何对讯息的拦截会改变整个系统，使第三方的存在（以及他截获讯息的数量）被检测到。

BB84协议

查理斯·贝内特（Charles Bennett）与吉勒·布拉萨（Gilles Brassard）于1984年发表的论文中提到的量子密码分发协议，后来被称为BB84协议。BB84协议是最早描述如何利用光子的偏振态来传输讯息的。发送者（通常称为Alice）和接收者（通常称为Bob）用量子信道来传输量子态。如果用光子作为量子态载体，对应的量子信道可以是光纤。另外他们还需要一条公共经典信道，比如无线电或因特网。公共信道的安全性不需考虑，BB84协议在设计时已考虑到了两种信道都被第三方（通常称为Eve）窃听的可能。

BB84协议的第一步是量子传输。Alice随机产生一个比特（0或1），再随机选择一个基（"+"或"×"），来制备量子状态。如左侧的表格所示，选择基"+"时把比特0制备成|↑>，把比特1制备成|→>；选择基"×"时，把比特0制备成|↗>，把比特1制备成|↘>。光子的偏振态被制备好之后，Alice把这个光子通过量子信道传送给Bob。之后重复这个过程多次。

Bob并不知道Alice制备量子状态时选择了哪种基，他可以随机的选择基（"+"或"×"）来测量接收到的量子状态。Bob测量他接受到的每个光子，记录所选的基和测量结果。Bob测量过所有光子后，他与Alice通过公共经典信道联系。Alice公布制备每个光子时所选择的基。Alice和Bob对比他们所选择的基，舍弃那些双方选择了不同的基的比特（一半左右），剩下的比特还原为他们共有的密钥。

阿里云栖大会：中国将成计算大国，互联网迈入量子时代

Alice和Bob可以拿出他们密钥的一部分，然后相互对比来检查是否有人窃听。如果有第三方窃听（Eve，来自英文"eavesdropper"），他为了获得光子偏振讯息而作的测量，会导致对比密钥时发现错误。如果Eve选择了与Alice相同的基去测量，则不会影响Bob的测量结果，Alice和Bob对比密钥的一部分时便不会发现有Eve的存在。但Eve仍有50%的概率会选择与Alice不同的基去测量光子，这会使光子偏振态改变，此时Bob再测量这个光子又有50%的概率得到与Alice不同的结果，从而发现有窃听者Eve的存在，Eve引入的错误的概率是25%。当所对比的密钥部分，超过p个比特出错，则这个密码被舍弃并重新传递一次，重传可选择别的量子信道。p的取值依据是，如果Eve获取的比特数少于p，则可以用隐私放大（privacy amplification）的方法减少Eve所知道讯息，同时密钥的长度也被缩短了。