1935 年,物理学家欧文·薛定谔告诉一位(大概是困惑的)阿尔伯特·爱因斯坦,认识到盒子里的猫既是生是死,这一点很重要。作为解释量子叠加原理的一种方式,其中任何粒子都可以拥有两个或多个量子态,薛定谔想象了一只猫——代表所说的原子粒子——在一个封闭的盒子里,盒子里有一个盖革计数器。如果柜台上的刻度盘在任何时候开始抽搐,说明烧瓶坏了。然而,由于粒子可以同时以多种状态存在,所以猫实际上既活着又死了,直到盒子被打开,当任一状态中的一个被确认时。


这就是量子计算机工作的基本原理。与经典计算机中可以表示 0 或 1 的位是基本计算单位不同,量子计算机使用量子位,量子位可以同时单独表示 0 或 1。这使得它在处理复杂计算时更加高效,但也非常难以构建。量子计算机的稳定性不仅取决于在极端条件下运行它们,包括超低温(最近在 -272°C 下的工作演示被认为是一个突破),而且可以利用的量子位数量也存在固有限制由一台单独的机器。


迈向量子互联网:东芝团队成功通过一条约 600 公里长的光纤传输了量子信息

随着量子计算机变得越来越先进,人们越来越关注将它们联网。(IBM / Flickr 摄)


因此,进展缓慢。第一台双量子位量子计算机建于 1998 年。 2020 年 12 月,中国研究人员将其提升到 76 个量子位。由此产生的计算机非常强大,其计算速度比一些最先进的超级计算机快数万亿倍。即便如此,它仍然只是暗示了量子计算机在网络状态下可以实现的目标。再次实现这一目标是极其困难的。量子态已经非常脆弱,迄今为止,通过有线连接传输量子数据的过程已被证明容易受到干扰,距离会加剧这种风险。


迈向量子互联网:东芝团队成功通过一条约 600 公里长的光纤传输了量子信息


然而,本月早些时候,东芝的一个团队设法通过一条约 600 公里长的光纤传输了量子信息。它主要是对量子密钥分发 (QKD) 的演示,这是一种使用量子力学原理发送加密密钥的安全通信方法,映射到光子上,如果有人窥探传输中的消息,该密钥就会被销毁。但该公司称赞这一突破是迈向量子互联网的第一步。



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