当前位置: 首页 > 科技赋能

墨子飞翔的量子通信不会改变虚拟现实的传输瓶颈

时间:2024-05-22 13:21:02 科技赋能

北京时间8月16日下午1点40分,中国科学院国家空间科学中心研制的“墨子号”卫星升空我国酒泉卫星发射中心成功发射升空,进入预定轨道。

“墨子号”是一颗量子卫星,也是世界上第一颗量子卫星。

这条消息直接刷爆了朋友圈,大家都在庆祝。

中国又一个世界第一。

虚拟现实圈子也沸沸扬扬,庆祝墨子发射成功,并预测量子通信未来可能会改变虚拟现实的发展,极大推动虚拟现实的进步。

但遗憾的是,今天我可能要给大家泼一盆冷水:墨子飞升是一件值得我们全国庆祝的喜事,但量子通信对于解决虚拟现实的传输瓶颈却收效甚微。

量子通信无助于增加信道容量。

当然,这并不是说墨子是白说的。

量子通信到底是什么?根据量子科学的基本原理:两个纠缠的光子分离后,无论相距多远,总会产生心灵感应。

如果一种形状发生变化,另一种形状也会像镜子一样同步变化。

利用这一特性实现光量子通信的过程如下:预先构造一对纠缠粒子,将两个粒子放置在通信两侧,共同测量未知量子态的粒子和发送者的粒子(一次操作),则接收器的粒子瞬间转变为某种状态。

该状态与发送者粒子的变化状态对称。

然后将联合测量的信息通过经典信道传输给接收方,接收方根据接收到的信息投放信息。

反转坍缩粒子的变换以获得与发送者完全相同的未知量子态。

与经典通信相比,量子通信的安全性几乎是绝对的——秘密永远不会“泄露”。

在量子通信过程中,信息本身是通过经典通信来传输的,而量子通信只传输密钥。

量子加密的密钥是随机的,几乎可以改变一次。

即使信息内容本身被窃贼截获,由于无法获得正确的密钥,也无法解密该信息。

如果小偷试图拦截钥匙,他必须首先拦截光子,然后观察它。

根据量子理论,任何宏观观察和干扰都会立即改变量子态并导致其塌缩,因此光子会发生变化。

结果,关键接收者要么没有收到光子,要么收到光子后与发送者核对,发现结果不同,立刻意识到通信过程被监听。

当然,这并不重要。

一旦发现密钥丢失,申请重传新密钥,确认无误,然后解密信息。

墨子号的作用是什么?在基于有线光纤的量子通信领域,由于光量子不可分割的特性,长距离传输时信号无法进行放大,反而存在大量损耗,导致长距离信息传输效率低下。

太空的真空环境可以大大减少光子在传输过程中的损失。

墨子号与地面发射站的距离为公里,完全可以作为全球量子通信网络的中继站。

这样,量子通信就不再局限于域内通信,而是可以覆盖整个地球!因此,无论是墨子还是量子通信,重点不是信道容量,而是信道安全。

这与虚拟现实所需的大容量通道毫无共同之处,对于虚拟现实所需的大容量数据传输不会有实际帮助。

量子通信的优势不在于速度,而在于保密性。

经典通信方式的信息传输速度已经是光速了。

与4G网络相比,5G网络增加了单位时间传输的字节数,即信道容量。

在这方面,经典通信比量子通信强得多。

虚拟现实对通信能力的要求在虚拟现实圈子里,之所以有人对墨子飞上天感到兴奋,是因为目前虚拟现实的发展,存在着一个阻碍整个行业进步的巨大瓶颈——通信传输能力。

通信传输能力如何成为VR面前的一大障碍?首先,我们需要了解虚拟现实对于人类的意义:虚拟现实通过硬件设备屏蔽了人们原有的视觉输入,呈现虚拟图像来占据人类的视觉。

,辅以其他与图像的交互作用,达到欺骗大脑的目的。

要实现上述目标,需要有一台功能强大(经济)的支持VR计算的计算机,其次最重要的是强大的数据传输能力。

这个数据传输能力需要有多强大?你可以尝试从两个方向来理解它。

一是将人眼每秒接收到的所有信息数字化。

转换后的数据文件有多大?可能无法以 Gb 为单位进行测量。

至少应该以 Tb 为单位。

同样,为了让虚拟现实欺骗你的大脑,需要呈现给你的内容必须与现实中人眼接收的数据容量一样大。

所以即使是简单的VR视频或者VR直播,传输的数据量也是一个天文数字。

第二个是,如果需要利用VR设备创造出足够逼真的图像来欺骗大脑,同时还要实现与用户的反馈和交互,那么终端的计算能力就需要非常强大。

未来很可能将云计算的结果交付到终端。

这个结果体量巨大,需要强大的网络通信能力来支撑。

例如,用户在玩多人在线VR游戏时,有密集的交互反馈需求。

如果没有巨大的通道容量的支撑,游戏体验就会一塌糊涂。

现阶段网络数据传输速度有多快?在现有的网络通信能力下,用户观看2K视频平均需要4Mbps的带宽,4K视频需要18Mbp??s,VR需要10Mbps的带宽。

此外,现有网络的速度通常会受到不同程度的损失,因此需要更大的网络容量来支持高质量VR图像的传输。

目前,国内三大运营商正在从4G向4G+过渡。

在4G+网络下,移动互联网下载速度最高可达Mbps,上传速度最高可达50Mbps。

这样的速度可能是有线VR支持的,但体验并不是最好的。

当网络数据传输能力不足时,伴随而来的是极高的宽带成本。

以p和20M计算,使用VR体验°视频的单位用户成本是当今电视用户成本的10倍,手机用户成本的2倍。

例如,目前爱奇艺付费用户的价格为15元或30元/月。

为了保持同样的利润率,会员需要支付15元/月才能观看VR。

综上所述,虚拟现实对网络数据传输能力的巨大需求与现实中网络数据传输能力的匮乏之间的矛盾,在虚拟现实圈子里掀起了一阵对于飞天墨子的欢呼声。

然而,大多数人都会失望。

因此,虚拟现实在线传输的重任仍然落在5G的肩上。

我们需要为墨子喝彩、鼓掌,但这对虚拟现实来说是没有用的。

另一方面,空灵的量子计算机未来可能会对虚拟现实产生深远的影响。