步入大规模生产量子信息新时代
东南大学计算机科学与工程学院、软件学院、人工智能学院60周年院庆之际，中共中央发布“十四五”规划和2035年远景目标建议，为计算机学院未来发展指明了新的方向和发力点。东南大学未来网络研究中心团队提出时空自洽猜想，即时空自洽是量子纠缠的降维映象。网络空间的不确定性，有可能通过天地一体网络汇聚时空之间的自一致性（self-consistency）来化解。时空自洽为量子纠缠提供天然、及时、真实、可信的绑定和映象，更可贵的是，它可以通过未来网络大规模生产，为人工智能提供源源不断的大数据原材料。或者说，时空自洽和量子纠缠有可能整合成为一对“网络孪生”（Cybertwin），借助未来网络的高效减熵，不断形成全球共识，为营造人类命运共同体提供科学技术支撑。
这一猜想与国外关于“时空的本源是量子纠缠”的讨论，十分相近。国外研究的代表，是《科学美国人》杂志负责太空和物理学领域的资深编辑克拉拉·莫斯科维茨在2016年提出的观点，他认为：空间———或者说广义相对论里的时空———实际上可能是由“小块信息”组成的。根据这个想法，这些小块的信息通过彼此间的相互作用，创造出了时空并赋予其各种特性，比如引起引力效应。如果这个观点正确，就不仅能解释时空的起源，还可能帮助物理学家建立起他们追寻多年的量子引力理论。
“空间是由小块信息组成”的说法，吸引物理学家关注，他们在“ItfromQubit”项目的资助下每三个月左右碰面一次，进行讨论。项目名称中的“It”指的是时空，“qubit”意即量子比特（来自quantumbit），代表量子尺度下的最小可能信息量，类似于计算机中的bit（比特）。“ItfromQubit”背后的设想是，宇宙由某种底层代码构筑而成，通过破解这些代码，物理学家最终可以找到一个方法，去理解宇宙中那些大尺度事件的量子本质。
东南大学未来网络研究中心团队时空自洽猜想与国外时空本源研究的理论基础是一致的。按照薛定锷的说法，量子纠缠指“两个暂时耦合的粒子，在解除耦合之后，始终保持的那种关联称为量子纠缠”。量子纠缠是确定性关联，具备真实性和可信性。然而问题在于，量子纠缠是隐嵌的，平时不易被人察觉或认知，很难在工程上直接应用。
按照爱因斯坦的相对论，时间与空间之间存在天然、确定的自一致性（自洽性），三个时差唯一性地确定一个位置就是证明。然而，时空自洽也是隐嵌的。万事万物的运动细节，隐嵌在时间空间的关联之中，平时也不易被人类直接察觉或认知。
熵是不确定性的度量，信息的获得等于熵的减少。量子力学最激动人心的指引是，只当数量足够多的量子比特Qubit汇聚一体时，才会出现熵值的突然塌陷或不确定性的突然消失，它也意味着“隐嵌”神秘面纱的突然揭开。于是，大家不约而同地想到，利用时空数据定义“小块信息qubit”，也许是一个突破口。
显而易见，卫星导航系统GNSS早已提供廉价、真实、可信的时空数据，继续做下去，没有不可克服的困难，此路必通。
值得欣慰的是，在进度方面，中国科学家们的猜想已经进入国家规模验证阶段，率先完成两件事：
1、2020年7月，中国完成北斗三期GNSS工程，不仅提供天对地的时空数据服务，使得全球任意节点都很容易确定自己的时间与位置，而且可以提供“汇聚个人认知”的北斗短报文，这就创造了一种环境，促使万事万物分立的独特真相，在分布化察觉、认知之后，通过短报文比特序列的形式，实现减熵汇聚。
2、2018年4月，中国颁布UCL国家标准GB/T35304-2017，定义了如何利用内容标签作为“小块信息”承载qubit功能。我们运用UCL标准，在广播卫星上开展了五年的全国性科学试验，初步证实UCL具有化解网络空间不确定性的有效潜力。
我们关于减熵比特的创意，萌芽于20多年前的一次国际合作。当时，中美等五个核大国在禁止核试验条约面前遇到挑战，如何用地震检测手段自证清白？
如何在保护本国核隐私（不允许别国人员介入现场测试）前提下，让其他四国都相信当事国是守约的？最后的办法是：当事国至少提供三个以上的近场地震数据，而且每一项地震数据记录都与现场GPS时空数据相关联。地震仪刻度有国际标准，无假而可信；地震波与GPS电磁波都天然遵守时空自洽，也无假而可信。三者关联合成，当事国失去造假篡改数据的可能性，终于满足了“不得不信”要求。十几年来，我们一直努力想把这种“不得不信”的禁止核试验时空自洽技术，拓展为针对更加广义的“人、事、物时空自洽”，于是形成了后来的UCL国家标准。
非常高兴的是，“量子信息”已作为十四五期间具有前瞻性、战略性的8个国家重大科技项目之一，列入国家正式文件，并与“人工智能”和“空天科技”两个项目直接相关。时空自洽猜想正引领我们步入大规模生产量子信息新时代，东南大学计算机科学与工程学院未来大有可为。
（作者为中国工程院院士，现任东南大学计算机科学与工程学院未来网络研究中心主任）