计算和研究领域的两大巨头正在为未来的量子互联网奠定基础。
Amazon Web Services (AWS) 正与哈佛大学合作，测试和开发量子技术的网络连接策略。他们今天宣布了这项合作，这也是 AWS 致力于创建其正在并行开发的量子计算机之间通信通道目标的延续。
在为期三年的研究联盟期间，亚马逊的资金将支持哈佛大学在量子存储器、集成光子学和量子材料方面的研究项目，并帮助升级哈佛大学纳米尺度系统中心的基础设施。
“量子网络是一个非常具体的研究领域，与量子计算相比，需要不同的侧重点，”AWS 量子技术总监Simone Severini在声明中表示。要展现叠加和纠缠等独特的量子特性，物体必须非常小或非常冷。目前正在测试的量子网络使用光子（光粒子）来远距离通信量子态。
这并非亚马逊首次为其量子项目寻求学术合作伙伴。去年 10 月，AWS 宣布将在加州理工学院校园内设立亚马逊网络服务量子计算中心。在加州帕萨迪纳基地，亚马逊和加州理工学院正在设计和建造一台“容错”量子计算机。
量子计算机是在执行某些任务（如优化材料设计或数据库搜索）方面的一种有前途的方法。这是因为量子比特——量子存储器的基本单元——具有叠加（同时是零和一）或纠缠等独特特性。然而，量子比特极其敏感，很容易受到环境噪声的干扰，导致它们失去特殊的性质。这些量子比特的稳定性等因素，限制了在特定系统上可以进行的计算规模。目前，AWS-加州理工学院团队正在开发小型、经过错误校验的原型系统，正逐步迈向更可靠的机器。
AWS 使用带有门控的超导电路来制造其量子计算机的处理器。但采用这种方法会带来材料方面的一个巨大挑战。大部分噪声和缺陷存在于量子处理器各种衬底的界面上。
“我们目前在物理硬件层面的错误率是每次操作一个门时，出错率在百分之一或百分之零点五，”AWS 量子硬件总监 Oskar Painter 表示，“这太大了。”
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为了获得更好的结果并减少噪声，需要对这些硬件材料的设计和制造进行优化，就像在微电子领域改进微芯片一样。
此外，为了改进其量子计算机，团队需要找到巧妙的方法来配置量子门。这就是“错误纠正”概念的由来。“门是我们执行逻辑的基本单元，就像经典计算机中的晶体管实现‘或’或‘与’门一样——量子计算机也有类似的模拟，”Painter 说。“错误纠正涉及采用物理硬件，[然后]以某种方式对其进行编程，从而形成逻辑量子比特。”这些逻辑量子比特将由物理量子比特块组成，这些块被编程用于执行逻辑操作。“由于冗余和其他你设计的特殊属性，这些逻辑量子比特更能抵抗噪声，”Painter 补充道。
对亚马逊来说，希望能够与量子计算机本身一起研究和开发支持基础设施。最新的合作是尝试建立一个能够连接这些机器的初步网络。除了与哈佛大学在量子网络方面合作外，AWS 量子网络中心的研究人员一直在研究如何改进量子存储器技术，为量子网络提供新的硬件、软件和应用，以“连接并放大单个量子处理器的能力”。
亚马逊和哈佛大学并非唯一对量子互联网感兴趣的。芝加哥及其周边地区的一个机构联盟今年夏天早些时候公布了一条长达 124 英里的量子网络，用于测试传输量子信息的方法。美国政府也已表明其在推进量子信息科学领域各种技术发展方面的持续兴趣。
