量子通信衛(wèi)星上天，VR游戲時(shí)代的黎明也快到了？專欄
相比在奧運(yùn)會(huì)上獲得的金牌，中國科學(xué)家在量子技術(shù)上獲得的第一更值得為之點(diǎn)贊。
2016年8月16日1時(shí)40分，中國在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心用長征二號(hào)丁運(yùn)載火箭成功將世界首顆量子科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星“墨子號(hào)”發(fā)射升空。這將使我國在世界上首次實(shí)現(xiàn)衛(wèi)星和地面之間的量子通信，構(gòu)建天地一體化的量子保密通信。
“墨子號(hào)”所承載的量子技術(shù)，其意義和作用是巨大的，不僅是通信，量子技術(shù)在能源、金融、導(dǎo)航、軍事、交通、工農(nóng)業(yè)等方面也同樣具有巨大的潛質(zhì)，同樣也不能忽視量子技術(shù)在VR領(lǐng)域上的巨大能量。
量子特性
對(duì)于人類來說，量子技術(shù)才是VR時(shí)代真正到來的關(guān)鍵。而通過對(duì)“墨子號(hào)”的了解，我們至少知道量子技術(shù)具有以下優(yōu)勢(shì)。
極高的信息安全性和保密性。量子沒有電磁輻射，無法被第三方監(jiān)測(cè)。同時(shí)，假如量子信息被改變，一定能留下痕跡。
超高速傳輸速度，近乎零延遲。量子通信之間的信息傳遞效率至少比現(xiàn)在的傳輸技術(shù)高幾十倍，過程中也沒有障礙，就意味著沒有損耗。
抗干擾能力強(qiáng)。量子通信與傳播介質(zhì)無關(guān)，不受空間環(huán)境的影響，具有完好的抗干擾性能，同等條件下，獲得可靠通信所需的信噪比比傳統(tǒng)通信手段低30—40dB。
量子技術(shù)這些特性，對(duì)于VR網(wǎng)游的內(nèi)容傳輸來說，是夢(mèng)寐以求的。
量子傳輸
VR網(wǎng)游需要高速的傳輸效率，考慮到未來的發(fā)展趨勢(shì)，這種傳輸還會(huì)是無線的。華為常務(wù)董事、戰(zhàn)略Marketing總裁徐文偉指出：“VR要實(shí)現(xiàn)完美的虛擬現(xiàn)實(shí)體驗(yàn)，每秒要處理高達(dá)5.2Gbit的數(shù)據(jù)量，時(shí)延要低于20ms。”VR視角下的視頻也是如此，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更需要175Mbp。
而現(xiàn)有的無線網(wǎng)絡(luò)呢？目前開始流行的802.11AC標(biāo)準(zhǔn)，也就是5G Wifi , 理論上能夠提供最多1Gbps帶寬進(jìn)行多站式無線局域網(wǎng)通信，或是最少500Mbps的單一連接傳輸帶寬，遠(yuǎn)遠(yuǎn)無法滿足對(duì)VR內(nèi)容的實(shí)時(shí)傳輸要求，更別說 實(shí)際上網(wǎng)絡(luò)速率通常會(huì)受到不同程度的損耗。
而只有載頻達(dá)60GHz的802.11ad標(biāo)準(zhǔn)，速度才能達(dá)到7Gbps，但是這個(gè)頻率的載波的繞射能力很差，在空氣中信號(hào)衰減很厲害，其傳輸距離、信號(hào)覆蓋范圍都大受到影響，目前僅限于在小房間內(nèi)使用。
在目前的網(wǎng)絡(luò)傳輸條件下，要實(shí)現(xiàn)完美的無線VR體驗(yàn)，玩家必須隨身攜帶一個(gè)重量超過4公斤的背包電腦，加上槍械外設(shè)、VR頭盔、耳機(jī)等設(shè)備，全身承擔(dān)的重量著實(shí)不輕，而且這套設(shè)備的續(xù)航時(shí)間僅有1-1.5個(gè)小時(shí)。
只有具備超高速傳輸?shù)牧孔蛹夹g(shù)，才能解決這一問題。
量子芯片
除了高速無損傳輸外，量子技術(shù)所帶來的信息處理能力也是實(shí)現(xiàn)VR網(wǎng)游沉浸式體驗(yàn)的關(guān)鍵要素。日前中國科技大學(xué)量子實(shí)驗(yàn)室成功研發(fā)了半導(dǎo)體量子芯片，為量子計(jì)算機(jī)的研究取得了突破性進(jìn)展。
量子芯片是量子計(jì)算機(jī)的大腦，在量子芯片的帶動(dòng)下，量子計(jì)算機(jī)的運(yùn)算效果是普通電子計(jì)算機(jī)2的N次方倍，換言之，量子計(jì)算能一次完成2的N次方個(gè)數(shù)據(jù)的并行處理，這樣的并行計(jì)算速度完全可以秒殺任何現(xiàn)有計(jì)算機(jī)。
舉個(gè)例子，你要在圖書館中尋找?guī)в嘘P(guān)鍵詞“小明”的書，傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)搜索出共有10萬個(gè)結(jié)果，但是具體是哪一本就無從知曉了。而量子計(jì)算機(jī)能夠?qū)⒖寺?0萬個(gè)你，每個(gè)你只需要看完一本書即可，對(duì)于量子計(jì)算機(jī)來說，這只是一瞬間的事。
如果量子計(jì)算機(jī)真正研發(fā)成功投入使用，那么VR網(wǎng)游所需要的高分辨率3D圖像模型的實(shí)時(shí)渲染，超廣域擬真游戲場景的逼真呈現(xiàn)和無縫切換、真實(shí)多人在線的流暢畫面效果，憑借量子計(jì)算機(jī)所帶來的強(qiáng)大邏輯運(yùn)算能力，VR網(wǎng)游的體驗(yàn)將無與倫比。
在許多科幻題材作品中，人們都非常敏銳的意識(shí)到，量子計(jì)算機(jī)是未來的發(fā)展方向。在電影《星際迷航》中，量子計(jì)算機(jī)僅花費(fèi) 數(shù)秒就完成了人體傳輸，在現(xiàn)有條件下，理論計(jì)算這一過程需要4500萬億年。同樣在動(dòng)漫作品《刀劍神域》中，2022年的游戲設(shè)計(jì)師茅場晶彥就是利用量子 技術(shù)開發(fā)出名為SAO的VRMMORPG游戲，將桐人和亞絲娜等一萬名玩家困在愛恩格朗特的虛幻空間達(dá)兩年之久，如果不是茅場晶彥同時(shí)具有量子科學(xué)家的身 份，VR網(wǎng)游怎么能實(shí)現(xiàn)呢？
雖然距離實(shí)用化和商用化還要等上數(shù)年，但是“墨子號(hào)”的上天，已經(jīng)為VR游戲時(shí)代的到來點(diǎn)燃了希望之光。
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