量子网络即将登场:真正的硬核你很难跟得上

人类科技的发展似乎总是在不断的跳跃中前进。现在,一个高能跳跃点已经与我们近在咫尺了,它包含了诸如太空旅行、外星探索、人工智能这样的闪光点,而在这些亮点的背后,还有一个光芒耀眼的火球,那就是量子计算。

量子计算是一种基于亚原子物理学的数据处理技术,同时也是人类对奇异物理特性的大胆应用。虽然量子力学十分令人费解,但它确实展示了原子和更小粒子的运动规律。原子核、光子或其他微小粒子,通过叠加和纠缠获得能量,而叠加意味着以微小粒子为载体的单个量子位(qubit)不仅能像经典位(bit)那样存储0或1,还可以同时存储0和1。打个比方,4个经典位可以存储16个可能数字中的任何一个,而4个量子位可以存储所有16个数字。

基于这种奇怪的规律,量子计算机的存储及计算能力远远高于传统计算机,它将我们的计算速度提升到了一个不可思议的水平。那么,究竟有多么不可思议呢?有人举了一个例子:如果用“天河一号”破解一个密码需20万年,那么用量子计算机一个小时就能算完!也就是说,一旦使用量子计算机破解密码,目前人类使用的任何密码都将不再安全~这正是小编将量子计算技术誉为“耀眼的火球”的原因。历史证明,计算能力是决定科技发展水平的关键因素,我们可以毫不夸张地说,在当前层出不穷的新科技中,量子计算才是真正的“硬核”,因为它对人类的科技具有无法估量的推动作用。

尽管量子计算机已经问世,但科技企业并没有停止探索,AT&T已率先迈出了下一步。现在,这家电信业巨头正默默研究着量子计算机的连接技术,希望能以现有的全球化计算机网络的方式来增强量子计算的宏观能力。AT&T并不打算在短期内将这项技术推向市场,事实上,在那样干之前是需要做大量的研究和准备的。目前,该公司正在尝试与一个名为智能量子网络与技术(INQNET)的合作伙伴共同寻求实现量子网络的可行途径,来自加州理工学院、斯坦福大学、国家实验室、军方、初创公司和其它机构的研究人员都参与到了这项研究中。

据悉,AT&T主导的这项计划的目标,是将量子位连接到多个量子计算机上,让它们一起处理规模更大、更复杂的问题。如果成功,该计划将给现有的量子计算带来新的飞跃,同时,也能为将来的量子互联网奠定基础。此外,该计划的商业目标也很明确,正如AT&T的CTO安德烈弗伊士所说,该计划打算“让你能买得起这些设备”。

也许有一天,人类将拥有一个庞大而神奇的量子互联网,但在此之前,科学家们有大量难题需要解决,例如在“量子传感器网络”中的信息传导问题。英特尔实验室的量子硬件主管吉姆克拉克说:“将两台量子计算机或量子芯片连接起来并保持它们的量子态,是一个活跃的研究领域。”他指出,在长距离传输中,量子耦合效应也会发生作用,由于存在这些问题,量子网络目前“仍处于研究阶段”,因此,在未来的一段时间内,单独的量子计算机仍将是发展重点。

几年来,IBM、Regetti Computing、D-Wave和Google都在争先恐后地在量子芯片上封装尽可能多的量子位元,希望以此提高量子计算机的能力。值得一提的是,在2018年底的时候,IonQ公布了一种新型离子阱量子计算机,该机具有惊人的160个存储量子比特和79个量子比特。不过,与IonQ通过磁铁和激光操纵离子、并主要针对FPGA进行软件控制的情况相比,无论是IBM提供的Qiskit套件和Quantum Experience计划,还是微软提供的基于拓补量子位的VisualStudio Q#开发框架,都具有更好的实用性和前瞻性,这些始于数年前的量子软件开发技术,无疑将成为量子计算影响人类现实生活的重要工具。

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