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科技日报|量子互联网时代就要来了？( 二 )


2016年5月 ， 欧盟就提出了“欧洲量子技术旗舰计划” ， 总投资约10亿欧元 ， 主要目标之一就是利用10年时间建成量子互联网 。
此外 ， 据俄罗斯《消息报》网站今年4月份报道 ， 俄罗斯将利用俄罗斯铁路公司的基础设施打造量子互联网平台 ， 该平台试验区将在2021年启动 ， 金融机构、国家集团、生产企业和基础设施可能成为首批用户 。
近年来 ， 我国也在大力发展量子通信技术 ， 并在量子通信领域取得了举世瞩目的成就：2017年 ， 全长2000余公里的世界首条量子保密通信骨干线路“京沪干线”项目通过总技术验收；今年6月 ， 中国科学技术大学潘建伟研究团队利用全球首颗量子科学实验卫星“墨子号” ， 在国际上首次实现基于纠缠的无中继千公里级量子保密通信 。
金贤敏认为 ， 这些成就对于我国构建量子互联网具有重要意义 ， 同时也标志着我国量子互联网的研究与发展已经处于国际先进水平 。
走向实用化 ， 关键在中继器
然而 ， 量子互联网的发展之路并非一条坦途 。
金贤敏指出：“对于量子互联网发展中的挑战 ， 科学家们一直致力于解决两个关键问题 ， 一是光子通过长距离光纤传输 ， 在传播中的损耗会随距离呈指数型增加；二是光量子态的产生具有概率性 。 这两个问题使得量子互联网的实际运行效率很低 。 ”
据了解 ， 量子互联网需要量子通信、量子精密测量、量子计算等领域全方位的突破 。 金贤敏表示 ， 从长远来看 ， 将真正的全量子互联网推向实用化的关键仍然在于量子中继器 。
简单来说 ， 处于纠缠态的两个量子不论相距多远都存在一种关联 ， 其中一个量子状态发生改变(比如人们对其进行测量) ， 另一个的状态会瞬时发生相应改变 。 假设信息的接收方和发送方各有一个光量子 ， 它们再各自派出一个与之纠缠的光量子作为“中介” ， 让两个“中介”光量子在中继器纠缠起来 ， 那么两个留下的光量子也会形成纠缠关系 。
在信息通信领域中 ， 量子中继器是一个广泛的概念 ， 它就像信息高速公路上的“加油站” ， 主要通过纠缠交换、纠缠纯化和量子存储等基本技术实现对量子态的纠缠操纵 ， 帮助信息传输到更远的距离 ， 从而突破量子通信距离的限制 。
今年3月 ， 哈佛大学和麻省理工学院的研究人员在《自然》杂志发表了一项研究成果 ， 其中提到 ， 本质上来讲 ， 量子中继器是一种小型的专用量子计算设备 ， 它必须能够有效地捕获和处理量子信息 ， 并将其存储足够长的时间 ， 以将信息传输至数千公里之外 。
金贤敏研究团队一直致力于量子中继器走向实用化的关键问题研究 ， 并实现了一种混合架构的、可在室温下运行的宽带量子存储网络 ， 这对于量子互联网的实际应用具有重要意义 。 据介绍 ， 该成果已于今年上半年在《科学》杂志子刊《科学进展》上发表 。
金贤敏进一步指出：“构建可实际应用的量子存储器 ， 挑战来自于需要同时满足高存储带宽、长寿命、高效率和低噪音等指标 ， 更重要的是能够在室温条件下工作 ， 这是艰难而又意义深远的一步 。 ”
在量子技术日趋成熟和接近商用的今天 ， 我国的量子技术研究不断取得突破 。 “未来 ， 我们期待充分挖掘基于实际可用的量子中继器的量子互联网 ， 能够通过构建更多节点和提升节点性能的方式 ， 使得量子互联网具有完全可扩展性和丰富的量子信息处理能力 。 通过共同努力 ， 最终实现全球量子互联网 。 ”金贤敏如是说 。
本报采访人员 刘 霞
科技日报|量子互联网时代就要来了？
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