我國5年建成全量子網絡雛形 物質可“瞬間轉移”
我國5年建成全量子網絡雛形 物質可“瞬間轉移”
2011年07月04日 來源: 千龍網 瀏覽次數: 0
世界著名計算機學家姚期智在“量子信息科學前沿”暑期研討班上演講
臺下專家與姚期智先生交流
清華大學交叉信息研究院副院長王躍宣在“量子信息科學前沿”暑期研討班上發(fā)言
清華大學量子信息中心副主任段路明在“量子信息科學前沿”暑期研討班上發(fā)言
千龍網北京7月4日訊（記者 于振華）今天上午，清華大學交叉信息研究院主辦的“量子信息科學前沿”暑期研討班在京開班，130多名來自中、美、英、法、日、意等國的青年學者們匯聚一堂，研討該學科發(fā)展現狀和前景。有專家指出，我國5年內有望將建成世界上第一個“全量子網絡”雛形，而研制新型“量子計算機”將面臨諸多巨大挑戰(zhàn)。
我國5年內將建成第一個“全量子網絡”雛形
“科幻片《星際旅行》中經常出現把一個人從太空飛船一下子傳到地面的情節(jié)，在我們現實中，未來的‘全量子網絡’強大的量子傳輸能力則在理論上可以實現?！?世界著名計算機學家姚期智在清華大學交叉信息研究院主辦的“量子信息科學前沿”暑期研討班上接受記者采訪時解釋說，量子信息前沿物理研究滲透許多前沿物理學科，我國將在5年內創(chuàng)建世界上第一個新型的、具有自主知識產權的“全量子網絡”雛形。
據記者了解，將一個粒子的量子信息發(fā)向遠處的另一個糾纏粒子，該粒子在接收到這些信息后，會成為原粒子的復制品。一個粒子可以傳遞有限的信息，而億萬個粒子聯手，就形成量子網絡。而“全量子網絡”，指由量子傳輸通道和量子結點組成的復雜信息網絡，能在結點之間傳輸任意量子態(tài)以及量子糾纏。
與現有互聯網所不同的是，全量子網絡應用了量子物理特性，可突破現有網絡物理極限，具有更強信息傳輸和處理能力。在全量子網絡每個量子結點有一定的信息存儲和處理功能，單個量子結點構成一個小型的量子計算機，而量子通道則連接不同小型量子計算機。
量子粒子是脆弱的，一點風吹草動就會讓它丟失信息。例如，盡管人類眼睛的分辨率達不到分辨量子粒子的水平，而人類眼睛發(fā)送的光子卻可以到達量子粒子，因而只要我們看一眼量子態(tài)的粒子，它的狀態(tài)就有可能被破壞了。所以，長期以來，量子網絡只被當作科學幻想來看待。
迄今為止，世界上還沒有真正意義上的全量子網絡。但是，世界各地的許多實驗室正在以巨大的熱情追尋著這個夢想。如何實現量子計算，方案并不少，問題是在實驗上實現對微觀量子態(tài)的操縱確實太困難了。目前，科學家們已經提出的方案主要利用了原子和光腔相互作用、冷阱束縛離子、電子或核自旋共振、量子點操縱、超導量子干涉等。
目前，束縛離子方案因為其良好的量子可控性，在量子計算和全量子網絡的實現中處于領導地位。中國的束縛離子研究目前還處于比較薄弱的地位，而清華大學量子信息中心正致力于該領域的科研教學。此次召開的“量子信息科學前沿”研討班也正是為了搭建一個培養(yǎng)優(yōu)秀學子、吸納優(yōu)秀領域人才的平臺。
研制新型量子計算機將面臨諸多巨大挑戰(zhàn)
量子信息科學在過去10年間取得了巨大發(fā)展，它聯系多個科學領域，其中包括物理、數學、計算機科學和信息技術。這些不同領域間富有成效的交叉互動，也帶來了許多激動人心的革命性進展，在過去10多年內，計算機領域的科學家們發(fā)現，在原則上如果用最新的方法量子物理來做一個新型量子計算機，或可解決一些目前不能解決的問題。
“比如，一個非常重要的問題分解一個大的整數。要知道，現在世界上最安全的密碼，就是根據分解大的整數來制定的。一旦有了量子計算機后，這些密碼的安全性就完全消失了?！币ζ谥钦J為，正因為量子計算機具有可破解現有的密碼從而建立新的密碼這一特性，涉及國家信息安全，故而世界各國紛紛投入巨資從事量子計算機研究。第一臺量子計算機的問世至少需要10年、甚至更長一點時間。
據介紹，目前已有理論研究工作表明，全量子網絡在信息安全、分布式量子計算和新材料量子仿真等領域有重要的學術研究意義與應用價值。但由于全量子網絡的復雜性，目前人們對其認知尚屬于初步，而且由于量子信息不可克隆，具有特殊性與脆弱性，全量子網絡的物理實現對科學家操控量子態(tài)的能力，提出了極大挑戰(zhàn)。
“研究量子網絡的目的也不是要用它來取代現有的計算機。”姚期智告訴千龍網記者，量子網絡能使計算的概念煥然一新，這是量子網絡與其他計算機如光計算機和生物計算機等的不同之處。量子網絡的作用遠不止是解決一些經典計算機無法解決的問題。全量子網絡基礎和量子結點的物理實現、物理平臺構建與關鍵物理器件實現，將是2010年12月啟動的973導向項目擬解決的關鍵科學問題。
據了解，5年后建成的全量子網絡雛形將擁有8至10個節(jié)點，網絡范圍將達到100公里。完成后，彼此間能可靠傳遞量子信息，成功演示量子算法和全量子網絡應用；將適用于遠程量子通訊的量子光源成功集成進全量子網絡，發(fā)展集成化量子路由器。
同時，專家們還將進一步開展全功能量子計算結點、超長相干時間的量子存儲器、量子計算結點與量子光通訊通道間的量子界面研究，為下一個5年計劃實現全量子存儲網絡以及未來實現長程全量子網絡作前瞻性部署。
版權與免責聲明：本網頁的內容由收集互聯網上公開發(fā)布的信息整理獲得。目的在于傳遞信息及分享，并不意味著贊同其觀點或證實其真實性，也不構成其他建議。僅提供交流平臺，不為其版權負責。如涉及侵權，請聯系我們及時修改或刪除。郵箱：sales@allpeptide.com