馬斯克的雄心壯志: 實現高速衛星上網

美國知名企業家馬斯克（Elon Musk）旗下的SpaceX公司，除了實現史上首次大型運載火箭重復利用，還准備利用衛星上網技術，改變人類的生活。在5月3日的美國國會聽證會上，SpaceX公布了衛星上網計劃的更多細節。

衛星上網就是在太空軌道上部署數千顆衛星，向生活在地面的人類提供網絡接入服務。目前市面上已經具備衛星上網服務，但由於價格高昂、網絡速度慢，因此仍然很多公司在推動衛星上網的研發和創新，當中包括了SpaceX公司。

衛星發射對於SpaceX而言已經是「小菜一碟」，因為他們已經利用可重復回收發射的獵鷹九號火箭，完成了大批衛星的發射任務。SpaceX的技術亦已能夠向國際太空站發射貨運飛船，目前他們正在開發載人飛船，未來將會送太空人到國際太空站。

SpaceX 獵鷹九號火箭（AP圖片）

SpaceX早前已經向美國聯邦通信委員會（FCC）提出申請，希望能夠發射4425顆衛星，用於上網服務。今年年底前，SpaceX將進行衛星上網技術的測試，測試延續到明年初。如果測試順利，SpaceX計劃在2019年到2024年，開始分批發射衛星。隨後將這一系統投入商業市場使用。

SpaceX的衛星上網服務，將給地面用戶提供類似光纖的上網速度，同時將覆蓋大面積區域。這個系統具有極高的靈活性，可針對特定區域，提供密集的高質量上網服務。目前衛星通信普及的最大障礙就是價格高昂。SpaceX未披露將來衛星上網服務的資費，能夠降低至什麼水平，但他們表示SpaceX的衛星上網服務亦具有極高的成本效率，在創造經濟效益上完全可行。

在聽證會上，SpaceX亦希望美國國會或政府對部分過時的法律和監管制度進行修改，幫助未來衛星上網服務的發展。現時美國政府要求非地球同步軌道的通信系統，必須在獲得牌照六年內全部發射完畢。SpaceX方面指，這些監管制度是20多年前訂立的，已經不適應最新技術的變化和發展。

SpaceX希望能夠發射4425顆衛星，用於上網服務。（網上圖片）

目前很多科技巨頭都在開發衛星上網計劃，包括Facebook。數月前Facebook創辦人朱克伯格前往非洲訪問期間，准備對外宣布Facebook的衛星上網服務。可惜負責發射Facebook衛星的SpaceX火箭意外爆炸，令朱克伯格的計劃被迫暫停。

另外，日本軟庫集團早前也對衛星上網公司Oneweb投資了8.5億美元，並對多間相關公司進行合併，這表明軟庫集團創辦人孫正義都看好衛星上網的前景和市場。Oneweb計劃發射600多顆衛星，構建全球性通信網絡。除了軟銀，該公司的投資人還包括英國維珍集團的億萬富豪布蘭遜（Richard Branson）、歐洲空中巴士公司等。

Google母公司Alphabet對衛星上網亦頗感興趣，曾經招募行業優秀人才和併購公司。不過Alphabet已經開始清理低效率的創新研發業務，放棄衛星上網和無人機上網兩個項目，大批行業領軍人才離職，去年Alphabet已轉讓了一家衛星上網公司的股權。

現時正在積極發展衛星上網服務的SpaceX，背後是馬斯克希望改變世界的雄心壯志，他已經掀起了電動車和自動駕駛技術的革命，准備讓千家萬戶實現太陽能發電，構建新一代城市地下交通網絡。而他最得意之作——SpaceX火箭重復利用技術，無疑能幫助他實現衛星上網，甚至太空探索、太空旅游等更遠大的目標。

實現衛星上網服務背後，是馬斯克希望改變世界的雄心壯志。（AP圖片）

科技控

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中國科學院5月3日在上海舉行新聞發布會，宣佈世界上第一台光量子計算機誕生。中國科學院一共展示了兩個量子計算機的原型，一個基於超導線路，一個基於光子學。

量子計算機是指利用量子相干疊加原理，理論上具有超快的並行計算和模擬能力的計算機。隨著可操縱的粒子數的增加，量子計算機的計算能力呈指數式增長，可以為經典計算機無法解決的大規模計算難題提供有效解決方案，具有巨大的發展潛力。

量子計算機原型機展示（網上圖片）

一台操縱50個微觀粒子的量子計算機，對一些特定問題的處理能力甚至比超級計算機更強。如果現在經典計算機的速度是單車，那量子計算機的速度就是飛機。並行計算讓量子計算機一秒鐘就可完成超級計算機幾年的計算任務，幾日內就能解決傳統計算機花費數百萬年時間才能處理的問題。正是因為其廣闊的發展前景，許多國家以及大型高科技公司都耗費巨資開展相關研究。

目前，發展這一技術的關鍵在於如何通過發展高精度、高效率的量子態制備與相互作用控制技術，實現規模化量子位元的相干操縱。國際上學術界對於量子計算技術的研究主要基於光子、超冷原子和超導線路三個體系上。

中國量子計算機實驗室（網上圖片）

中國科學院發佈的兩台量子計算原型機，是中國科學技術大學教授潘建偉及其同事陸朝陽、朱曉波等，聯合浙江大學教授王浩華研究組合作研究的成果。他們在光子和超導線路上取得的重大突破，對於量子計算機的研究與應用具有重大意義。

在光量子計算方面，潘建偉團隊利用自主研發的量子點單光子源，並通過電控可編程的光量子線路，構建了針對多光子「玻色取樣」任務的光量子計算原型機。實驗測試表明，該原型機的取樣速度不僅比國際同行類似的實驗加快至少2,4萬倍。該研究成果5月2日發表於期刊《自然光子學》（Nature Photonics）的網站上。同時，通過和經典算法比較，該原型機也比歷史上第一台電子管計算機（ENIAC）和第一台晶體管計算機（TRADIC）運行速度快10-100倍。過往理論上量子計算速度比經典計算機快，而這台原型機將理論變成了現實。

光量子計算機線路圖（網上圖片）

有關光量子計算機的多粒子糾纏操縱，是量子計算的技術尖端，國際上眾多科研機構都在爭相突破該領域。在光子體系，潘建偉教授的團隊率先實現了五光子、六光子、八光子和十光子糾纏，保持在國際領先水平。而在超導體系，Google公司、美國航天航空局和加州大學聖芭芭拉分校於2015年宣佈實現了9個超導量子位元的高精度操縱，這一紀錄亦被潘建偉教授的團隊打破。

團隊在超導體系自主研發的10位元超導量子線路原型機，通過高精度脈衝控制和全局糾纏操作，成功實現了目前世界上最大數目的超導量子位元的多體純糾纏，並通過層析測量方法完整地刻畫了10位元量子態。團隊還進一步利用超導量子線路演示了求解線性方程組的量子算法，證明了通過量子計算的並行性加速求解線性方程組的可行性。相關研究成果即將發表於國際期刊《物理評論快報》（Physical Review Letters）。

中國量子計算機實驗室（網上圖片）

潘建偉團隊計劃在今年年底實現大約20個光量子位元的操縱，完成20個超導量子位元原型機的設計、制備和測試。