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在今年4月發(fā)表的一篇論文中，荷蘭量子技術(shù)研究中心的羅納德·漢松及其團隊證明，他們可以把3顆鉆石連接成網(wǎng)，在它們之間傳遞量子信息。原則上，這一技術(shù)可以擴展，進而在任意數(shù)量的節(jié)點之間共享糾纏狀態(tài)。漢松說：“這是量子互聯(lián)網(wǎng)要發(fā)揮的基本功能。”
硬件未必非鉆石不可。其他研究團隊正在探索處理和連接量子比特的各種不同方式。在英國布里斯托爾，喬希的團隊證明，他們能夠在彼此相距數(shù)公里的8個用戶之間分發(fā)量子密鑰，這些用戶都能收到來自同一個激光源的糾纏光子。喬希說，將這一操作的對象擴大到一座城市里的數(shù)百人應(yīng)該是可行的。到目前為止，他已經(jīng)演示了QKD和一些類似協(xié)議。但他說，如果能用更復(fù)雜的模塊來接收糾纏光子，該網(wǎng)絡(luò)將可以實現(xiàn)其他用途，包括盲量子計算。
其他許多新興的量子網(wǎng)絡(luò)正在出現(xiàn)，例如在日本東京、加拿大卡爾加里和美國洛斯阿拉莫斯。這些網(wǎng)絡(luò)一般只有兩三個節(jié)點，且只是QKD網(wǎng)絡(luò)。但其適用距離在擴大，有幾個延伸到100公里以上。開發(fā)者的夢想是將范圍擴大到能連接全球數(shù)以百萬計的用戶，把安全性超強的密鑰傳送到各國、各大洲。
要做到這一點幾乎肯定需要借助現(xiàn)有的光纜網(wǎng)絡(luò)，但這就會遇到一個嚴重的障礙：光纖并非完全透明。即便使用最理想的光波長，50公里長的光纖也會吸收大約90%的光子。這就把通過光纖發(fā)送量子信號的距離限制在區(qū)區(qū)幾百公里以內(nèi)。現(xiàn)如今的光纖網(wǎng)絡(luò)使用放大器來增強信號，但英國量子通信中心的負責(zé)人蒂姆·斯皮勒說：“量子信號不能通過放大器發(fā)送。”事實上，放大器會對信號進行測量，那將破壞量子數(shù)據(jù)。
技術(shù)難題尚待攻克
要將量子數(shù)據(jù)傳送得更遠更廣，我們需要一種名為量子中繼器的設(shè)備。然而事實證明它們很難實現(xiàn)。不過，在美國紐約州立大學(xué)斯托尼布魯克分校，伊登·菲格羅阿及其團隊正開始拼湊大體輪廓。一個關(guān)鍵的組成部分是所謂的暫存式量子存儲器，它能捕獲“飛行”中的量子比特，將它保存到用于同步測量為止。菲格羅阿的量子存儲器基于能利用光子有效地做到這一點的原子云。
這些量子存儲器在實用性方面有三大好處。首先，它們便于攜帶，只有40厘米厚；其次，它們可以在室溫下工作，不像許多原子云設(shè)備那樣對溫度有嚴格要求；最后，它們還能以正常的通信波長工作。為證明這一點，研究團隊去年將兩臺相距158公里的設(shè)備連接了起來。
即使有了中繼器的助力，光纖量子互聯(lián)網(wǎng)也還是不完整的�？缪筮B接格外難，因為現(xiàn)有的海底光纜都內(nèi)置了放大器，這會給量子比特帶來“厄運”。如果你鋪設(shè)一條專用的量子海底光纜，它必須包含能可靠地運轉(zhuǎn)很長時間的量子中繼器。
要在所有這些硬件的基礎(chǔ)上構(gòu)建一個覆蓋全世界的量子網(wǎng)絡(luò)，我們需要能讓我們像在經(jīng)典互聯(lián)網(wǎng)上那樣輕松使用應(yīng)用程序的軟件。軟件層層堆疊，讓數(shù)據(jù)圍繞現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)傳輸，這樣普通用戶就無需擔(dān)心管道問題。荷蘭量子技術(shù)研究中心的斯特凡妮·魏納就是致力于建立量子互聯(lián)網(wǎng)堆疊的人之一。另外，還有實際應(yīng)用程序的問題。我們還不知道哪些是有可能實現(xiàn)的。全新的游戲類型？新奇的通信形式？
當(dāng)這些非凡的技術(shù)降臨這個世界時，我們也許一開始注意不到。其影響應(yīng)該主要是難題不復(fù)存在：銀行賬戶不會無法登錄，選舉活動不會遭黑客入侵，燈光不會熄滅。漸漸地，更多實實在在的好處將顯現(xiàn)出來，尤其是對科學(xué)而言。
量子數(shù)據(jù)鏈路可以讓望遠鏡即時交換信息，使天文學(xué)家能夠更清晰地觀察宇宙。它們可以更精確地同步原子鐘，從而提高引力波探測器的靈敏度。將量子計算機連接起來以提高其性能的前景就更不用說了。（來源：參考消息網(wǎng)） 共2頁 上一頁 [1] [2] 搜索更多: 量子信息 |
