「量子大军」出动，中国实验室破解世界级算法难题！MRD码微秒级加密防窃听，6G无人机爆炸性飞跃

  新智元报道  

编辑：Aeneas 好困

【新智元导读】最近，国内顶尖实验室——领存实验室，破解了一个世界级的算法难题——矩阵纠错编码技术MRD码。这个颠覆级的进步，不光能给我们带来现实版「生活大爆炸」，还能防止敌国窃听和电磁干扰，保护国家安全，上演复杂无人机演出，甚至托起6G的未来！

近期，「新质生产力」成为备受市场关注的热词，不仅被写入2024政府工作报告，更被列为十大任务之首。从古至今，人类社会的发展离不开生产力的变革，每一次生产力的变革都让人类社会发生天翻地覆的变化。从工业革命、电气革命到信息革命，生产力与生产关系的变化深刻影响着全球经济格局，发展「新质生产力」也是我们不容错过的下一次机遇。2024年，被不少业内人士视为AI产品的「爆发年」。ChatGPT代表着信息理解、获取与处理信息的人工智能水平，而Sora的诞生象征着文生视频发展的新一项「里程碑」。AI将重塑各行各业，并产生深远影响，已成为行业共识。全球科技巨头都在AI和大语言模型等方面展开重点布局，国内互联网大厂们也在不遗余力地跟上这波AI热潮。从腾讯、阿里、百度、到华为、华为等，纷纷加码投入AI赛道。然而，相比早早入局的国际科技巨头，中国人工智能在技术发展层面上仍然存在着相当差距，加之受限于芯片管制算力吃紧，以及大模型训练所需投入过于高昂等因素，也使得中国企业的追赶之路任重而道远。

中国科技新杀器：量子通信

但AI的技术战只是上半场，在量子技术新赛道，中国科技酝酿着一个大杀器——量子通信。5G，作为新一代移动通信技术，已经广泛应用在我们的日常生活中，相比之下，量子通信还是一个非常时髦但又让普通人不明所以的存在。那么量子力学是如何作用于通信领域的呢？量子力学的特征有三点：叠加、测量和纠缠。简单来说：

• 「叠加」保证了一个量子比特在偏振中可以有无限个状态，而非数字比特只有0和1两个状态。叠加原理既能用来做量子计算，也能用来做量子加密。
• 「测量」保证了量子的真正随机性（randomness），量子力学的「测量」让「眼见为实」失去意义，每一次测量都会产生随机的结果，而且测量本身也会改变结果，用在加密上就增加了传输错误率，因此一旦有第三方「窃听」，通信双方就能立刻发现。
• 「量子纠缠」就更厉害了，它可以实现多个粒子的超远距离的通信同步，不过对于量子加密来说，就有点像「火箭送快递」一样大材小用。

因此，现在量子通信，只要充分利用量子叠加和测量的手段，单个粒子就能产生相同的随机数，完成「量子密钥分发」。那么，在全球量子通信产业竞赛中，中国处在一个怎样的位置？这一次我们可以不客气地说，中国的量子通信暂时取得了领先。从量子通信领域的专利数、申请专利的机构以及量子密钥分发网络国际标准的制定来看，中国企业同样占据领先优势。比如，在量子通信技术专利数排名世界前十的机构中，有7家都是中国的。

中国实验室，破解世界级量子算法难题

对于远距离信息通信来说，信息传输的效率与安全性的问题一直是有待解决的问题。但在深圳，有一家军工企业就解决了这个难题，通过MRD码实现微秒级的编解码性能，提供了一个抵御量子计算机攻击的可行和高效的加密手段。通过对MRD码的修改（量子MRD码，QMRD），在量子通信中可以解决量子位传输错误，推动量子技术的发展。它就是深圳市领存技术有限公司，领存具有丰富的研究经验和雄厚的技术实力，是国家固态硬盘标准制定者之一，以及欧洲某些国家飞机黑匣子的提供者，在其成立之初，便同步成立了汇聚多位国内外知名学者和专家的领存实验室。领存实验室核心智能在于颠覆性技术的原理性创新和突破，解决「卡脖子」技术，研发全球尚未突破的、与计算和存储相关的核心技术，包括无损压缩技术、后量子时代的加密技术、隐私计算、及纠错算法。MRD码，全称为最大秩距码（Maximum Rank Distance Codes），是一种用于纠正矩阵错误的编码技术。顾名思义，这种编码的主要功能就是防止数据传输过程中的错误或数据丢失。想象你正在发送一条信息，比如「我爱吃苹果」，但是它突然变成了「我受吃苹果」，这可怎么办？为了避免这种情况，你可以在原始数据中添加一些额外的信息（称为校验位），这样即使信息在传输中出错，接收者也能根据这些校验位找出错误并纠正它。然而，为复杂的数学运算、对硬软件的极高要求都导致在真实场景中应用MRD码变得异常困难。经过多年的深入研究，2024年春节前夕，领存宣布了一个激动人心的好消息：领存实验室通过巧妙的算法解决了MRD码的技术难题，使其即使在算力极为微弱的现实条件下，依然可以实现微秒级的编解码性能！不同于传统纠错码，MRD码需要建立在扩展的极高次伽罗瓦体（Galois Field）上，记为GF(q^m)（m为正整数）。在实际应用中，m是一个较大的正整数，因此伽罗瓦体就会变得很大。如此高次的伽罗瓦体的构建和计算是极其困难的，由此导致MRD码现实应用的困难。而领存开发的技术不仅实现了对极高次伽罗瓦体的更简单构建，完全将编译码的完成时间控制在微秒级，彻底突破了MRD码从理论通向实用的障碍。在低轨卫星和中轨卫星组网的模拟测试中，领存实验室研发的MRD码在纠错性能上相比传统纠错编码（LDPC编码）实现了超过1万倍的提升。这一成果将极大地提升在极端环境下的通信可靠性与效率，尤其是在天基信息网络及深空通信领域具有划时代的意义。更为值得一提的是，该项创新技术不仅提高了数据处理速度和传输效率，还为信息安全领域带来了革命性的影响。在数学理论上，领存MRD码算法也被认为是具备抗量子解密的能力。也就是说，相当于是从高铁时代一步跨越到了磁悬浮时代！

生活大爆炸，信息防窃取

也许这些理论技术知识你还是觉得过于深奥，但每当一项颠覆性的新技术问世时，将给全世界带来巨大的变革，人们的生活也会发生翻天覆地的变化。领存MRD码实现微秒级的编解码性能落地应用后的生活真的会像科幻走进现实一样神奇。你可以想象这样的生活吗？

• 信息传输无比丝滑，网上冲浪再也不会卡顿，看高清视频也完全不怕！

• 手机信号更强，地铁里也能畅快通话！家居更加智能，家里的灯、空调都可以远程控制，出门超级放心！

• 银行交易更安全，不必担心信息被窃取，资金更安全，生活才会更踏实！

听起来像电视广告，但这就是MRD码实现微秒级的编解码性能后即将为我们带来的现实版「生活大爆炸」。当MRD码应用于家庭网络通信，数据传输的稳定性和安全性将极大提高，「智能」冰箱、电视再也不是「商业噱头」。远程医疗将更为准确和高效，相隔千里的医生却能通过无延迟影像与手术器械控制为病人看诊治疗，医疗资源即将普惠更多需要的人。万众期待的自动驾驶，也将在MRD码的护航下，极大提高系统的安全性和可靠性。解放双手的出行不再遥不可及！而在后量子时代，MRD码的意义在于提供了一个抵御量子计算机攻击的可行和高效的加密手段——其强大的抗干扰和抗窃听能力，能够保护信息的安全传输，防止国家机密泄露！尤其是在军事领域，如电子对抗中，MRD码可以提高通信系统的抗干扰能力和容错性，保证在恶劣环境下通信的稳定性和可靠性，无惧敌方干扰和地形阻隔！在智算中心中，它可以进行数据存储和传输的纠错和恢复，让数据的计算效率up！up！up！在未来，你可以期待：

• 国家领导人的电话将再也不会被敌对国家窃听，你的信息也会更加安全；
• 在信息战中，敌方很难通过电磁干扰来破坏我方通讯；

• 一场盛大的无人机编组演出将可以在各种复杂地形中上演

……而MRD码强大的抗干扰能力对于提升6G网络在复杂环境下的通信性能也具有重要意义。关键技术实现突破之后，MRD码的应用可以使6G网络更好地应用高速数据传输的挑战，有效防止数据传输过程中的错误和干扰，保证通信的稳定性和可靠性，为用户提供更加流畅、高效的网络体验。MRD码在6G发展中具有着举足轻重的地位，真正托举起6G的未来！在不久的未来，MRD码将在未来的各个领域中得到广泛应用，你准备好颠覆你的「生活剧本」了吗？科技日新月异，新一轮工业革命已经展开，中国有着巨量的市场规模和丰富的数据量，相信MRD码的未来将有着更多元化的AI应用场景，对我国在新质生产力、通信和数据安全等方面的深入发展具有重要的意义。而在伴随全科技竞争升温，新产品新技术如雨后春笋般爆发，是我国科技实力和综合国力的有力证明。