研究人員提出了量子互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的路線圖

量子互聯(lián)網(wǎng)很可能是第一個成為現(xiàn)實的量子信息技術(shù)。荷蘭代爾夫特的QuTech研究人員今天發(fā)表了一份關(guān)于科學(xué)這一目標(biāo)的綜合指南。它描述了六個階段，從可以實現(xiàn)安全量子通信的簡單的量子比特網(wǎng)絡(luò)開始 - 這個階段在不久的將來可能成為現(xiàn)實。開發(fā)以完全量子連接的量子計算機網(wǎng)絡(luò)結(jié)束。在每個階段，都可以使用新的應(yīng)用，例如極其精確的時鐘同步或在一個虛擬超級望遠鏡中將不同的望遠鏡集成在地球上。這項工作創(chuàng)造了一種共同語言，將量子網(wǎng)絡(luò)的高度跨學(xué)科領(lǐng)域結(jié)合起來，實現(xiàn)了全球量子互聯(lián)網(wǎng)的夢想。

一個量子互聯(lián)網(wǎng)將由量子物理學(xué)，如利用糾纏現(xiàn)象革命性的通信技術(shù)。研究人員正在研究能夠在地球上任意兩點之間傳輸量子比特的技術(shù)。這樣的量子比特可以同時為0和1，并且可以糾纏 - 它們的命運以這樣的方式合并，即其中一個量子比特上的操作立即影響另一個的狀態(tài)。

這帶來了我們今天所知道的互聯(lián)網(wǎng)可接受的兩個功能。首先，糾纏可以改善遠程站點之間的協(xié)調(diào)。這使得它非常適合于諸如時鐘同步或遠程望遠鏡的鏈接之類的任務(wù)，以獲得更好的圖像。第二，糾纏本質(zhì)上是安全的。如果兩個量子比特最大程度地糾纏在一起，那么宇宙中的任何其他東西都不會在該糾纏中占有任何份額。此功能使糾纏特別適用于需要安全性和隱私的應(yīng)用程序。

量子互聯(lián)網(wǎng)的許多其他應(yīng)用程序已為人所知，并且隨著第一批網(wǎng)絡(luò)上線，可能會發(fā)現(xiàn)更多應(yīng)用程序。QuTech的研究人員，代爾夫特理工大學(xué)和荷蘭應(yīng)用科學(xué)研究組織TNO的合作，現(xiàn)在已經(jīng)提出量子互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展階段，以技術(shù)能力和相應(yīng)的應(yīng)用為特色。

真正的量子網(wǎng)絡(luò)的最低??階段 - 準(zhǔn)備和測量網(wǎng)絡(luò) - 允許在任何兩個網(wǎng)絡(luò)節(jié)點之間端到端地傳遞量子比特，一次一個量子比特。這已足以支持量子網(wǎng)絡(luò)的許多加密應(yīng)用程序。最高階段是連接可以執(zhí)行任意量子應(yīng)用的大型量子計算機的長期目標(biāo)。

除了為進一步開發(fā)提供指導(dǎo)外，該工作還對工程工作和應(yīng)用程序開發(fā)提出了挑戰(zhàn)。“一方面，我們希望在網(wǎng)絡(luò)上建立更先進的階段”，該作品的第一作者Stephanie Wehner說，“另一方面，量子軟件開發(fā)人員面臨著降低應(yīng)用程序協(xié)議要求的挑戰(zhàn)。他們可以通過較低階段的較為適度的技術(shù)能力來實現(xiàn)。“ 共同作者羅納德漢森補充說：“這項工作在物理學(xué)，計算機科學(xué)和工程學(xué)的高度跨學(xué)科的量子網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域之間建立了一種急需的共同語言。”

第一個真正的量子網(wǎng)絡(luò)，允許量子比特的端到端傳輸，預(yù)計將在未來幾年實現(xiàn)，預(yù)示著大規(guī)模量子互聯(lián)網(wǎng)的曙光。