据段路明教授介绍,量子接口是一个构件,是量子信息领域的一个基本元器件,量子接口要把存储信息的粒子(原子)跟通信的粒子(光子)做有效的量子连接,即产生纠缠。要保证量子接口有效,首先要保证不同类型粒子可以互相纠缠在一起。有纠缠就可以做到量子信息的传播,增加接口就会扩大量子网络的规模。实现量子接口之间的纠缠是构建量子网络和未来量子互联网的一个基本要求。
量子纠缠须纯净可控如“心心相印”
增加量子接口说到底还是要实现量子纠缠,为量子信息发展再推动一步。
那科学家想要实现的量子纠缠是什么呢?量子世界有两个重要特性:量子叠加和量子纠缠。
量子纠缠通俗理解常常被比喻为“远程心灵感应”,爱因斯坦也称其为“鬼魅般超距作用”。也就是说,两个量子纠缠,量子A状态改变可以对量子B产生影响,就像有心灵感应一样。
有这样属性的量子纠缠,是信息传递、信息保密的最重要的基本资源,是实现量子通信和量子计算机的基石。但有效的量子纠缠并不是那么容易做到的,有效的量子信息传播需要高纯度的纠缠状态。“我们需要的纠缠是很纯净可控的纠缠,就像是两个人之间心心相印。”段路明说。
看起来似乎“遥不可及”的量子互联网、量子计算机为何吸引了诸多科学家的目光?
量子计算机将突破经典计算机的瓶颈。经典的计算机中,只有0和1,每个比特都是这两种状态,但量子可以处在0和1的叠加状态,那么这样操纵的量子比特数目增多,对于某些问题,它就可以通过量子并行计算,以指数增长的形式来提升它的运算速度。
■对话
清华大学教授段路明:最终目标是未来的量子互联网技术