量子网络取得关键性突破 解决阻碍该领域发展的一大障碍

北京时间11月8日消息,据国外媒体报道,一些英国科学家称自己在实现超快、超安全量子网络方面取得了关键性突破,解决了阻碍该领域发展的一大障碍。

这种新型网络以量子纠缠理论为基础。由于量子纠缠对能够扰乱信号的环境干扰高度敏感,因此量子计算机的研发屡屡受挫。但英国苏塞克斯大学的研究人员认为,可以用微波技术将设备与外界“隔绝”开来,从而保护设备免受外来干扰。

量子计算机的运算速度可达现有超级计算机的数十亿倍。此外,量子计算机还能建立无法被黑客攻破的数字连接、寻找痴呆症的疗法、发明新药品、研制更高效的化肥等等。

量子纠缠是指,一对相互纠缠的粒子中的一个若发生某种变化,另一个也会同时发生变化。这种联系被爱因斯坦称作“幽灵般的远距行为”。从理论上来说,量子纠缠几乎不受距离的限制,这使得量子连接极为安全。利用量子纠缠实现的任何网络连接一旦受到黑客入侵,数据便会立即被摧毁,并留下清晰的入侵证据。

这里的纠缠是指创造一对“量子比特”,即一个同时占据二进制“1”或“0”两种状态的粒子。传统计算机比特只能要么是1、要么是0,通过特殊的二进制代码排序存储数据。而一旦试图观察量子比特,量子比特就会立刻坍缩,同时朝两个方向发射出去。

苏塞克斯大学研究团队希望,量子计算机能够帮人类解决一部分最为棘手的问题。

温弗里德·汉辛格教授(Professor Winfried Hensinger)解释道,量子计算机目前仅可运用于实验室之内,因为它们对环境“噪声”极度敏感。

一名苏塞克斯大学发言人表示:“目前已有的小规模量子计算机只拥有少量量子比特,因此可以在专业实验室内部的高度受控环境中运行。但也因为量子比特数量太少,这种小型量子计算机的处理能力过低,远远达不到解决复杂问题的需求。”

为解决“环境噪声”的问题,该团队与帝国理工学院的理论科学家弗洛里安·明特尔特博士(Dr Florian Mintert)进行了合作。他们利用量子物理与微波技术(类似于手机中使用的技术),将新型量子计算机与外界隔绝开来。

苏塞克斯大学离子量子技术研究组带头人、汉辛格教授表示:“取得了这一进展之后,我们离研发出拥有数百万个量子比特的量子计算机又进了一步。”

“这样的机器能够解决目前最快的超级计算机耗时数十亿年才能解决的问题,将极大地造福人类。它们也许能帮助我们研发新药、寻找疾病新疗法、为金融业打造强大工具、通过研制更高效化肥造福农业等等。对于量子计算机的巨大潜力,我们的了解才刚刚开始而已。”

该研究团队正将这一新技术应用到苏塞克斯大学实验室正在研发的一款强大的量子计算机样机上。

汉辛格教授补充道:“是时候把学术成果运用到实际机器的构建中了。这项工作在苏塞克斯大学开展极为合适,我的团队也在加班加点地工作,力争早日将大型量子计算机变为现实。”