龙盈智达首席数据科学家王彦博：元宇宙呼唤量子科技

21世纪经济报道记者雷晨 实习生黎雨辰 北京报道

元宇宙时代，数字资源升维再构，为各行业的发展注入全新动能。其中，数据智能应用及安全保护的重要性日益凸显。与此同时，随着量子科技的快速发展，量子计算及量子通信等前沿技术突破有望成为元宇宙未来发展的助推器。

那么，在元宇宙发展的过程中，量子计算、量子通信技术有哪些发展及应用？

9月21日晚间，元宇宙100分第26期《元宇宙呼唤量子科技》开讲，本期嘉宾为龙盈智达首席数据科学家王彦博，他详细讲述了量子科技在元宇宙发展中的重要作用。

该活动由《元宇宙科技产业党政干部学习详解》编委会、中关村大数据产业联盟、北京人工智能产业联盟、北京城市副中心应用场景产业联盟等主办，《元宇宙科技产业党政干部学习详解》主编、21世纪资本研究院特约元宇宙首席研究员颜阳主持。

元宇宙跑步进入新时代

从1991年科幻小说《雪崩》提出元宇宙概念，到2002年前的潜伏期，再2003年到2011年探索期和2012-2019年的资本布局期……在王彦博看来，元宇宙概念并非近年才横空出世，而是在长期的构建与蛰伏后，终于在2020年后数字科技的跟进与支撑下，进入了真正的早期发展阶段。

2021年以来，世界各国陆续出台针对元宇宙领域的相关政策。国际科技巨头纷纷在元宇宙领域开展布局，元宇宙平台成为全球科技企业争夺的产业高地。

而在中国，元宇宙也应时进入大众视野，在市场上掀起新风。至2022年8月末，国家部委层面已经出台了二十多项元宇宙及相关技术支持政策来促进元宇宙的产业发展，各省市也在加快元宇宙产业布局。

数据显示，我国31个省市共计颁布了五十多项元宇宙相关的支持性政策。例如今年8月，北京市通州区人民政府发布北京城市副中心元宇宙创新发展行动计划，明确了2022-2024年相应的目标任务以及行动方案。

当前，国内对元宇宙的定义和描述依然众说纷纭。在王彦博看来，元宇宙的特点可以大致归纳为四类。除去较易感受的“沉浸感”、“开放性”和“随时随地”之外，他提出，元宇宙是一个“闭环的经济系统”，这意味着在元宇宙中，不仅每个个体都拥有独立的“数字化身”，其自身内部也同时具有独立的经济系统和运行规则。

王彦博认为，当前元宇宙领域有四大发展趋势。

一是前沿技术高速发展。“物联网技术和网络及运算技术，可以共同支撑大规模用户在在持续在线和内容的高效生产。交互技术包括脑机交互、脑机接口，可以与人工智能技术，电子游戏技术一起支持沉浸感与高仿真。区块链技术则实现了去中心化信息存储和认证。”王彦博表示。

二是应用场景不断延伸和丰富。元宇宙是当下多种尖端科技的超级综合体，实现元宇宙的功能需要多种前沿技术的极大发展和应用。随着诸多企业的入驻，人工智能、区块链、云计算、脑机接口、增强现实等技术都将得到很大的推广和应用。

三是数字和实体产业深度融合。元宇宙推动实体产业加速向数字化方向延伸拓展，通过对业务活动、流程和模式等进行重新设计和调整，构建更满足客户需求数字化系统，加快制造业产业链、供应链、价值链融合贯通，资源配置更加精准优化。

四是立法和监管制度不断完善。元宇宙在未来将会带动形成全新的、更具包容性和可访问性的网络形态，但也会引发从数据隐私到其他形式的在线伤害等社会问题，全虚拟的环境和场景将更难进行源头追踪和问题疏导，因此，相关立法和监管制度将逐步完善。

与此同时，元宇宙下一步的发展也势必会面临多重挑战，而在王彦博看来，其中最首要的问题便在于高性能的通信和算力的突破。

具体而言，作为一种大规模连接的虚拟现实应用场景，元宇宙的发展需要高性能通信网络与高效稳定的算力支撑，因此通信网络性能不强、云端算力不足、分布式算力稳定性欠佳都可能影响元宇宙发展进程。

而从算力中心的角度进一步延伸后也不难发现，元宇宙基础设施的运转需要更庞大的能源供给，以维持相关基础设施的稳定运转。

此外，计算机的快速发展会威胁到当前的现代密码体系，数字安全与隐私保护问题也会在元宇宙时代日益凸显。在立法与监管制度方面，随着元宇宙的发展及成熟，有关于虚拟主体人格、虚拟财产、新型犯罪等一系列问题也很可能将随之产生。

在机遇与挑战面前，王彦博认为，数字科学的发展将有效消解人们的隐忧。其中，随着“量子科技”这一前沿技术走上台前，其相关研究与应用或将回应呼唤，在不远的未来为元宇宙时代下的诸多底层症结提供强力的解决思路。

“量子计算机将为解决算力问题提供有效途径，量子保密通信技术在元宇宙中则会发挥更加重要的作用。”王彦博指出，“元宇宙的发展在技术层面、算力方面、信息安全方面等都提出了一定要求，而量子科技将在解决这些问题方面独具优势。”

量子科技潜力凸显

据了解，量子科技是将量子物理与信息技术相结合的新型学科，可被划分为量子计算和量子通信和两大细分方向。

当前，量子科技已经在中国上升至战略高度。不过在很长一段时间里，学术界对量子科技的理解多集中在硬件层面。2020年12月，华夏银行首席信息官吴永飞发表文章，把量子计算技术引入金融科技范畴进行探讨。

吴永飞在提出量子金融科技方向的同时，还规划了“6M”的框架方法论，包括计算机量子算力（quantum machines）、量子算量（quantum materials）、量子算法（quantum methods）、量子金融市场（quantum financial markets）、量子货币（quantum money）和量子通信（quantum messaging）。

据王彦博介绍，在量子金融科技概念形成后，这一技术在六大框架之下具体业务的应用中，也已经呈现出诸多成果。

譬如，当前银行智能柜台设备管理的难点在于其分布范围广、数量多，所在地区客户和环境情况复杂等，而基于相关问题的改善，量子无监督学习在银行智慧运营场景中的应用已得到了有效证实。

“为解决智能设备高效运营、精准布放的问题，可借助K-means聚类无监督学习方法，缩小对网点智柜设备业务的关注范围，直接聚焦到表现优异的网点集群和表现不理想的网点集群，有助于定期评估和掌握各网点智柜设备的运营管理情况，为进一步调整资源配置提供决策依据。”王彦博指出。

在金融市场上，面对大量的资产组合配置、投资组合构建等优化问题，量子近似优化算法（Quantum Approximate Optimization Algorithm，QAOA）也被证实拥有一定的应用潜力。

“算法在量子金融市场中的运用主要分成两类，一类是做仿真模拟相应的工作，另外一类是做组合优化相关的一些工作。”王彦博称。

据了解，QAOA算法是一种经典计算与量子计算的混合算法，可用于解决组合优化问题、最大分割问题等。在股票市场中，这一算法则可以找到一种特定的组合，使得在达到期望收益目标的前提下，组合内股票间的相关性尽可能小，从而起到降低风险、优化组合表现的效果。

此外，随着近年来量子计算领域的快速发展，量子计算机理论与实践日趋成熟，公钥加密算法的安全性受到挑战。借鉴“以其人之道还治其人之身”的思想，面对密码攻防博弈，采用量子技术开展保密通信而针对安全性的方法也应运而生。

在量子计算显身手的同时，量子通信技术也在商业银行的多项业务场景中展现出广阔的应用潜力。

王彦博在分享中提到，量子直接通信于2000年由我国学者原创提出，而后形成“6S”理论与软科学技术创新方法论，涵盖了六个技术创新步骤。此后，面向金融机构实际需求，国内又在理论层面形成了量子直接通信“5‘2’+ 5D”商业银行场景应用创新方法论，涵盖五类应用创新场景。

当前量子通信的一大重点应用成果，则在于破解了数字信贷中的信任悖论。

数字经济时代，企业的数据往往蕴含了很高的商业价值，同时也可能涉及商业机密及个人隐私。部分银行机构为规避信息泄露风险，可能会考虑通过附加法律条款将该类风险明确指定为应由客户方承担，然而这又陷入了“逆向选择”的怪圈：越是数据资产价值高、质量好的客户往往越不愿接受该类附加条款。

在此背景下，王彦博认为，量子直接通信在百公里之内安全信息传输的有效性、灵活性和便捷性及其安全中继组网方案，正是解决该难题的破局之道。

“通过提供这一技术，商业银行可以在涉及客户数据传输的业务场景按照最高信息安全级别，100%保护相关数据，打造‘量子镖局’。”他表示。

除数字信贷业务场景外，量子通信技术在商业银行的同城数据备份、远程办公与运维等场景也具有广阔应用空间。

当然，我国的量子科技应用过程中仍有不完美之处。

颜阳指出，“量子科技从技术到产业链之间还存在时间窗口”。例如在量子通信过程中，调制器、探测器，检测芯片及光学集成相关材料和组件仍可改良，整个量子通信的系统的设计也还有提高的空间。

放眼未来，本次参会学者对量子科技的发展前景较为乐观。“相信随着时间的推移，国家加大投入力度以及人才的培养，我国在这方面的优势将会得到提升。”颜阳总结称。