|
在今年4月发表的一篇论文中，荷兰量子技术研究中心的罗纳德·汉松及其团队证明，他们可以把3颗钻石连接成网，在它们之间传递量子信息。原则上，这一技术可以扩展，进而在任意数量的节点之间共享纠缠状态。汉松说：“这是量子互联网要发挥的基本功能。”
硬件未必非钻石不可。其他研究团队正在探索处理和连接量子比特的各种不同方式。在英国布里斯托尔，乔希的团队证明，他们能够在彼此相距数公里的8个用户之间分发量子密钥，这些用户都能收到来自同一个激光源的纠缠光子。乔希说，将这一操作的对象扩大到一座城市里的数百人应该是可行的。到目前为止，他已经演示了QKD和一些类似协议。但他说，如果能用更复杂的模块来接收纠缠光子，该网络将可以实现其他用途，包括盲量子计算。
其他许多新兴的量子网络正在出现，例如在日本东京、加拿大卡尔加里和美国洛斯阿拉莫斯。这些网络一般只有两三个节点，且只是QKD网络。但其适用距离在扩大，有几个延伸到100公里以上。开发者的梦想是将范围扩大到能连接全球数以百万计的用户，把安全性超强的密钥传送到各国、各大洲。
要做到这一点几乎肯定需要借助现有的光缆网络，但这就会遇到一个严重的障碍：光纤并非完全透明。即便使用最理想的光波长，50公里长的光纤也会吸收大约90%的光子。这就把通过光纤发送量子信号的距离限制在区区几百公里以内。现如今的光纤网络使用放大器来增强信号，但英国量子通信中心的负责人蒂姆·斯皮勒说：“量子信号不能通过放大器发送。”事实上，放大器会对信号进行测量，那将破坏量子数据。
技术难题尚待攻克
要将量子数据传送得更远更广，我们需要一种名为量子中继器的设备。然而事实证明它们很难实现。不过，在美国纽约州立大学斯托尼布鲁克分校，伊登·菲格罗阿及其团队正开始拼凑大体轮廓。一个关键的组成部分是所谓的暂存式量子存储器，它能捕获“飞行”中的量子比特，将它保存到用于同步测量为止。菲格罗阿的量子存储器基于能利用光子有效地做到这一点的原子云。
这些量子存储器在实用性方面有三大好处。首先，它们便于携带，只有40厘米厚；其次，它们可以在室温下工作，不像许多原子云设备那样对温度有严格要求；最后，它们还能以正常的通信波长工作。为证明这一点，研究团队去年将两台相距158公里的设备连接了起来。
即使有了中继器的助力，光纤量子互联网也还是不完整的。跨洋连接格外难，因为现有的海底光缆都内置了放大器，这会给量子比特带来“厄运”。如果你铺设一条专用的量子海底光缆，它必须包含能可靠地运转很长时间的量子中继器。
要在所有这些硬件的基础上构建一个覆盖全世界的量子网络，我们需要能让我们像在经典互联网上那样轻松使用应用程序的软件。软件层层堆叠，让数据围绕现有网络传输，这样普通用户就无需担心管道问题。荷兰量子技术研究中心的斯特凡妮·魏纳就是致力于建立量子互联网堆叠的人之一。另外，还有实际应用程序的问题。我们还不知道哪些是有可能实现的。全新的游戏类型？新奇的通信形式？
当这些非凡的技术降临这个世界时，我们也许一开始注意不到。其影响应该主要是难题不复存在：银行账户不会无法登录，选举活动不会遭黑客入侵，灯光不会熄灭。渐渐地，更多实实在在的好处将显现出来，尤其是对科学而言。
量子数据链路可以让望远镜即时交换信息，使天文学家能够更清晰地观察宇宙。它们可以更精确地同步原子钟，从而提高引力波探测器的灵敏度。将量子计算机连接起来以提高其性能的前景就更不用说了。（来源：参考消息网） 共2页 上一页 [1] [2] 搜索更多: 量子信息 |
