「墨子號」飛天 量子通信能改變VR傳輸瓶頸？

OFweek電子工程網訊：北京時間8月16日下午1時40分，中國科學院國家空間科學中心研製的「墨子號」衛星，在中國的酒泉衛星發射中心成功發射升空並進入預定軌道。「墨子號」是一顆量子衛星，也是世界上第一顆量子衛星。

這條信息直接刷爆了朋友圈，所有人都在慶祝，中國又多了一項世界第一。

虛擬現實圈也在刷，慶祝墨子號發射成功，並預言量子通信未來可能會改變虛擬現實的發展，極大的促進虛擬現實的進步。

但是非常遺憾，VR日報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，但量子通信對於解決虛擬現實的傳輸瓶頸，作用微乎其微。

量子通信並不能幫助提高信道容量

當然，並不是說墨子號是浪得虛名。

量子通信是怎麼一回事？

根據量子科學的基本原理：兩顆糾纏的光子被拆散之後，無論相距多遠，總會心靈感應，一個形態發生變化，另一個會像鏡子一樣同步變化。利用這個特性實現光量子通信的過程如下：事先構建一對具有糾纏態的粒子，將兩個粒子分別放在通信雙方，將具有未知量子態的粒子與發送方的粒子進行聯合測量（一種操作），則接收方的粒子瞬間發生變化成為某種狀態，這個狀態與發送方的粒子變化後的狀態是對稱的，然後將聯合測量的信息通過經典信道傳送給接收方，接收放根據接收到的信息對坍塌的粒子進行逆轉變換，即可得到與發送方完全相同的未知量子態。

與經典通信相比，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，信息本身經過經典通信傳輸，量子通信傳輸的只是密鑰。量子加密的密鑰是隨機的，幾乎可以做到用一次換一次，即使信息內容本身被竊取者截獲，由於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，根據量子理論，宏觀的任何觀察和干擾，都會立刻改變數子態，引起其坍塌，因此光子會發生變化。結果密鑰接收方要麼沒收到光子，要麼收到光子後去跟發送方校驗，發現結果不一樣，馬上就能反應過來通信過程被監聽。當然，這並沒有什麼關係，一旦發現密鑰丟失，申請重新傳輸新密鑰，確認無誤再解密信息。

墨子號有什麼作用？

在有線光纖為基礎的量子通訊領域，由於光量子的不可分割特性，遠距離傳輸不能進行信號放大，而損耗卻很多，造成在遠距離上信息傳遞效率很低。太空的真空環境卻能讓光量子在傳輸過程中的損耗大為降低，墨子號與地面發射站之間的距離為500公里，能夠完美的充當覆蓋全球的量子通信網路的中繼站。這樣一來，就使得量子通信不再局限於域內通信，而是可以覆蓋整個地球！

所以，無論是墨子號也好，還是量子通信，重點並不在於信道容量，而在於信道安全。這與虛擬現實所要求的大容量信道並無相通之處，對於虛擬現實所要求的大體量數據傳輸也並不會有實際幫助。

量子通信的優點不在於速度，而在於保密。經典通信方式的信息傳遞速度已經是光速了，5G網路相比4G網路，提高的是單位時間裡的傳輸位元組數，即信道容量，在這方面經典通信反而比量子通信強得多。

虛擬現實對於通信能力的要求

在虛擬現實圈子裡，之所以有人對墨子號飛天感到歡欣鼓舞，是因為虛擬現實發展到目前，有一個巨大的瓶頸阻礙者整個行業的進步——通信傳輸能力。

通信傳輸能力是如何成為橫亘在VR面前的大山的？

首先我們需要搞清楚虛擬現實對於人類的意義在於哪裡：

虛擬現實通過硬體設備阻斷人原有的視覺輸入，並呈現出虛擬影像佔據人類視覺，再輔之以與影像的其他交互，實現欺騙大腦的目的。

要實現以上目的，擁有支持VR計算的強大（經濟）計算機是必備的，而次之的，就是強大的數據傳輸能力。

這個數據傳輸能力需要多強大呢？

大家可以嘗試分兩個方向去理解。

一個是將人眼每秒鐘接收到的信息全部數據化，轉化而來的數據文件會有多大？用Gb為單位來衡量恐怕是不行的，最少都應該是Tb為單位了。同樣的，虛擬現實想要欺騙你的大腦，需要呈現在你面前的內容，就和人眼在現實中接收到的數據容量一樣大。那麼即使是一個簡單的VR視頻或者VR直播，其數據傳輸量就是一個天文數字。

二個是如果需要用VR設備營造出一個真實到足夠欺騙大腦的影像，還要實現和用戶的反饋與互動，終端的計算能力需要十分強大。在未來很可能是以雲端計算結果下發終端的形式進行，這個結果龐大的體量就需要強大的網路通信能力來支持。那麼比如用戶在進行多人在線vr遊戲時，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，遊戲體驗將會是一團渣。

現階段的網路數據傳輸有多快？

現有的網路通信能力，對於一個用戶觀看2K視頻平均需要4Mbp的帶寬，4K視頻則需要18Mbp，而VR則需要175Mbp。加上現有網路的速率通常會受到不同程度的損耗，所以需要更大的網路容量才能支撐VR高品質畫面的傳輸。

目前，國內三大運營商正在從4G向4G+過度。在4G+的網路下，手機上網下載速率最高可達300Mbps，上傳速率最高可達50Mbps，這樣的速率對於有線的VR或許可以支撐，但體驗並不是最佳。

在網路數據傳輸能力不夠的情況下，伴隨之的還有極高的寬頻成本。以1080p、20M來計算，用VR體驗360°視頻，單位用戶成本是今天電視用戶成本的10倍，是手機用戶成本的100倍。例如愛奇藝的付費用戶，現在的價格為15元或者30元錢/月，而要保持同樣的利潤率，會員需要付費3000元/月來觀看VR。

總結來說，虛擬現實對於網路數據傳輸能力的巨大需求和現實中網路數據傳輸能力的不足之間的矛盾，造就了虛擬現實圈對墨子號飛天的一片歡呼雀躍。只不過，大多數人將會失望了。

所以，虛擬現實的在線傳輸，重任還是在5G肩上。

我們需要為墨子號歡呼鼓掌，然而，它對於虛擬現實，並沒有什麼卵用。倒是虛無縹緲的量子計算機，未來可能會給虛擬現實帶來深遠影響。

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