集装箱或许能跨越大洋中继量子信息

量子纠缠粒子间的“驿站快车”

物理学认为,如果两个粒子在量子层面发生纠缠,它们就会永久地连接在一起——一个粒子的变化会瞬间影响到另一个粒子,无论它们之间的距离有多远。这对于跨越遥远距离的快速信息传输来说,听起来非常棒……但前提是我们能弄清楚如何利用它。

科学家(和企业)已经开始构建依赖量子纠缠的实际计算机。现在,量子计算面临的最大挑战之一是距离。与我们现有的计算网络(通过超高速电缆将信息快速传输数千英里)不同,量子计算的覆盖范围尚未达到。通过量子网络传输信息的迄今最长距离仅为300公里,这或许有一天足以实现城市或地区内部的信息传递,但对于国际量子计算,尤其是跨越海洋的量子计算来说,还远远不够。

现在,科学家们认为他们可能找到了解决跨洋问题的、颇具复古风格的办法。这个解决方案已经在世界各地的港口得到应用:那就是普通的集装箱船。科学家们 在其发布在arXiv.org的论文中 提出,可以使用集装箱船将计算网络中的关键部件从大洋的一端运往另一端。集装箱船的功能将类似于“驿站快车”,但运输的不是信件,而是有所不同的货物:它们将运送的是量子物体。

这些量子物体可能由 钻石或硅 制成,并且它们将与全球范围内相似物体中的其他粒子发生纠缠。虽然量子物体本身所占空间不大,但如何保持它们的稳定性(以便人们能够真正恢复信息)是一个巨大的挑战。到目前为止,我们所拥有的物体只能在短时间内并在极低的温度下保持粒子的安全,因此制冷和支持基础设施将占据集装箱的剩余空间。

在奇特的量子计算世界中,这些物体本身并不包含信息。一旦集装箱到达目的地,它们就可以用来瞬间传输存储在另一端配对物体中的量子比特信息。

其他研究人员正在致力于构建能够保持所有纠缠粒子在长距离内完整性的中继器,但它们往往是极其娇贵的机器——而且如果海底出现故障,修复它们将极其困难且不切实际。而集装箱船足够大,可以容纳大量的设备,并且相对容易进行维修。

使用集装箱运输的方式,延迟将不会发生在信息传输本身,而在于旅行时间——即集装箱船从大洋的一端运送到另一端所需的时间。

在这个运输在个人递送层面似乎越来越快的时代,随着 当日达无人机配送 的兴起,货运似乎显得步履蹒跚。(集装箱船的航行速度近年来 已明显放缓,这是出于削减温室气体排放的考虑,其速度与20世纪初的船只相似。)在这种情况下,将量子物体运过大洋可能需要数周时间。但在科学家们开发出适用于量子计算的海底电报电缆之前,集装箱船,即使速度缓慢,也可能是这个不断发展的技术领域的缺失环节。

对于我们其他人来说,通过传统硬盘(间谍斗篷和铝制公文包可选)传输信息仍然是更实用的选择。

 

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