北京時(shí)間8月16日下午1時(shí)40分，中國科學(xué)院國家空間科學(xué)中心研制的“墨子號”衛(wèi)星，在中國的酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心成功發(fā)射升空并進(jìn)入預(yù)定軌道。“墨子號”是一顆量子衛(wèi)星，也是世界上第一顆量子衛(wèi)星。
這條信息直接刷爆了朋友圈，所有人都在慶祝，中國又多了一項(xiàng)世界第一。
虛擬現(xiàn)實(shí)圈也在刷，慶祝墨子號發(fā)射成功，并預(yù)言量子通信未來可能會改變虛擬現(xiàn)實(shí)的發(fā)展，極大的促進(jìn)虛擬現(xiàn)實(shí)的進(jìn)步。
但是非常遺憾，今天可能要給大家潑涼水：墨子號飛天是值得咱們舉國歡慶的喜事，但量子通信對于解決虛擬現(xiàn)實(shí)的傳輸瓶頸，作用微乎其微。
量子通信并不能幫助提高信道容量
當(dāng)然，并不是說墨子號是浪得虛名。
量子通信是怎么一回事?
根據(jù)量子科學(xué)的基本原理：兩顆糾纏的光子被拆散之后，無論相距多遠(yuǎn)，總會心靈感應(yīng)，一個(gè)形態(tài)發(fā)生變化，另一個(gè)會像鏡子一樣同步變化。利用這個(gè)特性實(shí)現(xiàn)光量子通信的過程如下：事先構(gòu)建一對具有糾纏態(tài)的粒子，將兩個(gè)粒子分別放在通信雙方，將具有未知量子態(tài)的粒子與發(fā)送方的粒子進(jìn)行聯(lián)合測量(一種操作)，則接收方的粒子瞬間發(fā)生變化成為某種狀態(tài)，這個(gè)狀態(tài)與發(fā)送方的粒子變化后的狀態(tài)是對稱的，然后將聯(lián)合測量的信息通過經(jīng)典信道傳送給接收方，接收放根據(jù)接收到的信息對坍塌的粒子進(jìn)行逆轉(zhuǎn)變換，即可得到與發(fā)送方完全相同的未知量子態(tài)。
與經(jīng)典通信相比，量子通信的安全性幾乎是絕對的——絕不會“泄密”。
在量子通信過程中，信息本身經(jīng)過經(jīng)典通信傳輸，量子通信傳輸?shù)闹皇敲荑�。量子加密的密鑰是隨機(jī)的，幾乎可以做到用一次換一次，即使信息內(nèi)容本身被竊取者截獲，由于無法得到正確的密鑰，因此無法破解信息。如果竊取者試圖截獲密鑰，必須先截獲光子，再去觀測它，根據(jù)量子理論，宏觀的任何觀察和干擾，都會立刻改變量子態(tài)，引起其坍塌，因此光子會發(fā)生變化。結(jié)果密鑰接收方要么沒收到光子，要么收到光子后去跟發(fā)送方校驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)結(jié)果不一樣，馬上就能反應(yīng)過來通信過程被監(jiān)聽。當(dāng)然，這并沒有什么關(guān)系，一旦發(fā)現(xiàn)密鑰丟失，申請重新傳輸新密鑰，確認(rèn)無誤再解密信息。
墨子號有什么作用?
在有線光纖為基礎(chǔ)的量子通訊領(lǐng)域，由于光量子的不可分割特性，遠(yuǎn)距離傳輸不能進(jìn)行信號放大，而損耗卻很多，造成在遠(yuǎn)距離上信息傳遞效率很低。太空的真空環(huán)境卻能讓光量子在傳輸過程中的損耗大為降低，墨子號與地面發(fā)射站之間的距離為500公里，能夠完美的充當(dāng)覆蓋全球的量子通信網(wǎng)絡(luò)的中繼站。這樣一來，就使得量子通信不再局限于域內(nèi)通信，而是可以覆蓋整個(gè)地球!
所以，無論是墨子號也好，還是量子通信，重點(diǎn)并不在于信道容量，而在于信道安全。這與虛擬現(xiàn)實(shí)所要求的大容量信道并無相通之處，對于虛擬現(xiàn)實(shí)所要求的大體量數(shù)據(jù)傳輸也并不會有實(shí)際幫助。
量子通信的優(yōu)點(diǎn)不在于速度，而在于保密。經(jīng)典通信方式的信息傳遞速度已經(jīng)是光速了，5G網(wǎng)絡(luò)相比4G網(wǎng)絡(luò)，提高的是單位時(shí)間里的傳輸字節(jié)數(shù)，即信道容量，在這方面經(jīng)典通信反而比量子通信強(qiáng)得多。
虛擬現(xiàn)實(shí)對于通信能力的要求
在虛擬現(xiàn)實(shí)圈子里，之所以有人對墨子號飛天感到歡欣鼓舞，是因?yàn)樘摂M現(xiàn)實(shí)發(fā)展到目前，有一個(gè)巨大的瓶頸阻礙者整個(gè)行業(yè)的進(jìn)步——通信傳輸能力。
通信傳輸能力是如何成為橫亙在VR面前的大山的?
首先我們需要搞清楚虛擬現(xiàn)實(shí)對于人類的意義在于哪里：
虛擬現(xiàn)實(shí)通過硬件設(shè)備阻斷人原有的視覺輸入，并呈現(xiàn)出虛擬影像占據(jù)人類視覺，再輔之以與影像的其他交互，實(shí)現(xiàn)欺騙大腦的目的。
要實(shí)現(xiàn)以上目的，擁有支持VR計(jì)算的強(qiáng)大(經(jīng)濟(jì))計(jì)算機(jī)是必備的，而次之的，就是強(qiáng)大的數(shù)據(jù)傳輸能力。
這個(gè)數(shù)據(jù)傳輸能力需要多強(qiáng)大呢?
大家可以嘗試分兩個(gè)方向去理解。
一個(gè)是將人眼每秒鐘接收到的信息全部數(shù)據(jù)化，轉(zhuǎn)化而來的數(shù)據(jù)文件會有多大?用Gb為單位來衡量恐怕是不行的，最少都應(yīng)該是Tb為單位了。同樣的，虛擬現(xiàn)實(shí)想要欺騙你的大腦，需要呈現(xiàn)在你面前的內(nèi)容，就和人眼在現(xiàn)實(shí)中接收到的數(shù)據(jù)容量一樣大。那么即使是一個(gè)簡單的VR視頻或者VR直播，其數(shù)據(jù)傳輸量就是一個(gè)天文數(shù)字。
二個(gè)是如果需要用VR設(shè)備營造出一個(gè)真實(shí)到足夠欺騙大腦的影像，還要實(shí)現(xiàn)和用戶的反饋與互動，終端的計(jì)算能力需要十分強(qiáng)大。在未來很可能是以云端計(jì)算結(jié)果下發(fā)終端的形式進(jìn)行，這個(gè)結(jié)果龐大的體量就需要強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)通信能力來支持。那么比如用戶在進(jìn)行多人在線vr游戲時(shí)，頻次密集的交互反饋需求，如果沒有龐大的信道容量做支持，游戲體驗(yàn)將會是一團(tuán)渣。
現(xiàn)階段的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸有多快?
現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)通信能力，對于一個(gè)用戶觀看2K視頻平均需要4Mbp的帶寬,4K視頻則需要18Mbp,而VR則需要175Mbp。加上現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)的速率通常會受到不同程度的損耗,所以需要更大的網(wǎng)絡(luò)容量才能支撐VR高品質(zhì)畫面的傳輸。
目前,國內(nèi)三大運(yùn)營商正在從4G向4G+過度。在4G+的網(wǎng)絡(luò)下,手機(jī)上網(wǎng)下載速率最高可達(dá)300Mbps,上傳速率最高可達(dá)50Mbps，這樣的速率對于有線的VR或許可以支撐,但體驗(yàn)并不是最佳。
在網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸能力不夠的情況下，伴隨之的還有極高的寬帶成本。以1080p、20M來計(jì)算，用VR體驗(yàn)360°視頻，單位用戶成本是今天電視用戶成本的10倍，是手機(jī)用戶成本的100倍。例如愛奇藝的付費(fèi)用戶，現(xiàn)在的價(jià)格為15元或者30元錢/月，而要保持同樣的利潤率，會員需要付費(fèi)3000元/月來觀看VR。
總結(jié)來說，虛擬現(xiàn)實(shí)對于網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸能力的巨大需求和現(xiàn)實(shí)中網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸能力的不足之間的矛盾，造就了虛擬現(xiàn)實(shí)圈對墨子號飛天的一片歡呼雀躍。只不過，大多數(shù)人將會失望了。
所以，虛擬現(xiàn)實(shí)的在線傳輸，重任還是在5G肩上。
我們需要為墨子號歡呼鼓掌，然而，它對于虛擬現(xiàn)實(shí)，并沒有什么卵用。倒是虛無縹緲的量子計(jì)算機(jī)，未來可能會給虛擬現(xiàn)實(shí)帶來深遠(yuǎn)影響。
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