我们接近量子网络,但是它又是什么呢?

由:Patrick j . Kiger|
特写镜头速度运动的量子隧道。”width=
未来量子互联网将利用量子位的量子信息,可以承担无限的价值。18luck手机登录Yuichiro斜纹棉布裤/盖蒂图片社

早在2020年2月,美国能源部的科学家们的阿贡国家实验室和芝加哥大学的揭示了他们已经实现了量子纠缠——一对两个微小粒子的行为成为联系,所以,他们的状态是相同的——在一个52-mile圈(83.7公里)网络在芝加哥郊区。

您可能想知道所有的问题,如果你不是一个科学家熟悉量子力学——也就是说,物质和能量的行为在现实的最小的规模,这是特别不同于我们可以看到我们周围的世界。

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但研究者的壮举可能是一个重要的步骤在开发一个新的,更强大的版本的互联网在未来几十年。而不是比特,今天的网络使用,只能表达值为0或1,未来量子互联网将利用量子比特量子信息,可以无限的价18luck手机登录值。(quibit为量子计算机的单位信息;18luck手机登录这就像在一个普通的电脑)。

这将给量子网络的方式更多的带宽,这将使其可能的连接超强量子计算机和其他设备和运行大量的应用程序简单地不可能的我们现在与互联网。

“量子互联网将是一个量子系统的平台,计算机,网络,和传感器在一个全新的方式交换信息传感、通信、和计算上一起工作作为一个实体,“解释道18luck手机登录大卫Awschalom通过电子邮件。他是一个自旋电子学,量子信息教授普利兹克分子工程在芝加哥大学和18luck手机登录学院的资深科学家阿贡,领导圈项目。

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解释量子互联网

所以我们为什么需要这个和它做什么?首先,量子网络不是一个替代我们现有的常规的互联网。而这将是一个补充它或它的一个分支。它能够照顾困扰当前互联网的一些问题。例如,一个量子互联网将为其提供更大保护黑客和网络罪犯。现在,如果爱丽丝在纽约向鲍勃在加州通过互联网发送消息,消息传播的或多或少地从一个海岸到另一条直线。一路上,传播消息的信号降低;中继器读取信号,放大和纠正错误。但是这个过程允许黑客“打破”和拦截的消息。

18新利最新登入然而,量子信息不会有这个问题。光的量子网络使用粒子光子发送信息不容易受到网络攻击。而不是使用数学复杂性,加密消息研究员雷纽厄尔说洛斯阿拉莫斯国家实验室,我们将依靠量子物理学的特殊规则。与量子信息,“你不能复制它18luck手机登录或把它切成两半,你甚至不能看它不改变它。”In fact, just trying to intercept a message破坏的消息,《连线》杂志说。,使加密安全性能将大大超过任何可用的今天。

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”最简单的方法来理解量子网络的概念是通过量子隐形传态的概念,“苏密特Khatri巴吞鲁日路易斯安那州立大学的研究员,在一封电子邮件中说。他和他的同事们写了一篇关于一个的可行性天基量子互联网,卫星会不断广播纠缠光子到地球表面,技术评论文章描述了。

“量子隐形传态不同于首位的思想可能会联想到他们所看到的在科幻电影中,“Khatri说。“在量子隐形传态,两人想要交流分享一对纠缠的量子粒子。通过一系列的操作,发送者可以发送任何量子信息接收者(尽管它不能做的比光速更快,一个常见的误解)。18luck手机登录这组之间共享纠缠对世界各地的人们基本上构成了量子网络。中央研究的问题是如何最好地分配这些纠缠对分布在世界各地的人。18新利最新登入”

一旦可以做大规模,量子互联网会如此惊人的快,遥远的时钟可以同步一千倍比今天最好的原子钟,更准确地说宇宙杂志细节。这将使GPS导航大大比今天更精确,地球重力场和地图,科学家可以发现引力波的涟漪。它也可以传送光子从遥远的可见光望远镜在地球和链接成一个巨大的虚拟天文台。

“你可能会看到其他恒星周围的行星,”尼古拉斯·彼得斯说,量子信息科学小组的组长18luck手机登录橡树岭国家实验室

它还可能的全球超级强大的量子计算机网络一起工作,创造令人难以置信的复杂的模拟。这可能使研究人员能够更好地理解和蛋白质分子的行为,例如,开发和测试新的药物。

它也可能有助于物理学家来解决现实的一些长期存在的奥秘。“我们没有一个完整的宇宙是如何工作的,”纽厄尔说。18新利最新登入“我们有一个很好的理解量子力学是如何工作的,但不是很明显的影响。18新利最新登入照片是模糊的,量子力学与我们的生活经验。”

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构建量子网络的挑战

但任何可能发生之前,研究人员必须找出如何构建一个量子网络,考虑到量子力学的古怪,这不是易事。18新利最新登入“在古典世界你可以编码信息并保存它,它不会腐烂,”彼得斯说。18luck手机登录“你在量子世界中,编码信息,它几乎立即开始腐烂。18luck手机登录”

另一个问题是,因为对应于量子信息的能量很低,很难保持与外界交互。18luck手机登录今天,“在许多情况下,量子系统只有在非常低的温度下工作,”纽厄尔说。”另一个替代方法是在真空中工作,泵所有的空气。”

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为了让量子互联网功能,纽厄尔说,我们需要各种各样的硬件还没有被开发出来。所以这一点很难说什么时候量子互联网将会启动并运行,尽管一位中国科学家有设想它最早在2030年就会发生。

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出版:2020年3月30日

量子网络常见问题解答

18新利最新登入量子互联网会多快?
量子互联网能够传输大量的数据在巨大的距离速度比光速快。
量子网络可能吗?
2020年2月,科学家们从美国能源部的阿贡国家实验室和芝加哥大学的透露,他们已经取得了量子纠缠。研究者的壮举是重要的一步发展的一个新版本的互联网,但它仍可能需要几十年。
主要的量子计算是谁?
IBM的一个最重要的量子计算机行业的巨头,尽管中国政府正在显著的飞跃也通过中国国家实验室量子信息科学。18luck手机登录
18新利最新登入是一个量子处理器多快?
谷歌宣布它的量子计算机比任何经典计算机快1亿倍。
哪个国家是主要在量子计算?
根据福布斯,比赛是美国和中国之间的紧张,但是美国拥有更多的专利相关的量子计算。此外,谷歌200年由解决问题实现量子霸权秒将古典电脑10000年。
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