記者今天下午在清華大學(xué)舉行的交叉信息研究院成立大會上了解到，由圖靈獎(jiǎng)迄今惟一華裔獲得者、清華大學(xué)教授姚期智擔(dān)任首席科學(xué)家的“全量子網(wǎng)絡(luò)”973重 大科學(xué)問題導(dǎo)向項(xiàng)目，已于日前啟動。該 項(xiàng)目將在5年內(nèi)創(chuàng)建新型的全量子網(wǎng)絡(luò)雛形，完成世界上第一個(gè)全量子網(wǎng)絡(luò)分為全量子網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)及量子結(jié)點(diǎn)研究、全量子網(wǎng) 絡(luò)物理平臺及量子算法演示、面向全量子網(wǎng)絡(luò)的量子光源以及面向全量子網(wǎng)絡(luò)的量子探測4個(gè)子課題。大會后，姚期智教授接受了本報(bào)記者專訪，詳盡介紹了量子互 聯(lián)網(wǎng)的基本構(gòu)想。

全量子網(wǎng)絡(luò)，指由量子傳輸通道和量子結(jié)點(diǎn)組成的復(fù)雜信息網(wǎng)絡(luò)，能在結(jié)點(diǎn)之間傳輸任意量子態(tài)以及量子糾纏。每個(gè)量子結(jié)點(diǎn)有一定的信息存儲和處理功 能，單個(gè)量子結(jié)點(diǎn)構(gòu)成一個(gè)小型的量子計(jì)算機(jī)，而量子通道則連接不同小型量子計(jì)算機(jī)。不同于現(xiàn)有互聯(lián)網(wǎng)，全量子網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用了量子物理特性，可突破現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)物理 極限，具有更強(qiáng)信息傳輸和處理能力。

姚期智教授告訴本報(bào)記者 ，眾所周知，現(xiàn)在的計(jì)算機(jī)有一個(gè)“摩爾定律”，即每18個(gè)月計(jì)算的速度與存儲將增加一倍，這個(gè)定律在過去20至30年確實(shí)成立。然而，目前計(jì)算機(jī)的晶體， 已發(fā)展到了非常小的地步，與原子、分子的規(guī)模已相差不遠(yuǎn)。所以，計(jì)算機(jī)晶體的制造和運(yùn)作，在不遠(yuǎn)的未來就會到達(dá)量子物理領(lǐng)域。

“為使信息處理不斷進(jìn)步，古典與傳統(tǒng)的方法已無法應(yīng)對變化，必須將量子物理作為一個(gè)考慮工具，對計(jì)算機(jī)物件的量子性質(zhì)作重新審視。”姚期智說，過去 20多年中一個(gè)最新奇的理念就是，是否可將“量子限制”這樣一個(gè)困擾人的討厭情況，作為可增加計(jì)算效率的有利因素？“事實(shí)上，我們對量子物理已有很深了 解。在量子物理情況下，我們可作一些信息處理，而其邏輯方式與古典傳統(tǒng)的邏輯方式完全不同。”

在過去10多年內(nèi)，計(jì)算機(jī)領(lǐng)域的科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)，在原則上如果用最新的方法量子物理來做一個(gè)新型量子計(jì)算機(jī)，或可解決一些目前不能解決的問題。“比如，一個(gè) 非常重要的問題分解一個(gè)大的整數(shù)。要知道，現(xiàn)在世界上最安全的密碼，就是根據(jù)分解大的整數(shù)來制定的。一旦有了量子計(jì)算機(jī)后，這些密碼的安全性就完全消失 了。”姚期智表示，正因如此，世界各國紛紛撥出大量研究經(jīng)費(fèi)從事量子計(jì)算機(jī)研究。

“在量子情況下，不但可做量子計(jì)算機(jī)，同時(shí)我們想到，是否可做一個(gè)量子互聯(lián)網(wǎng)呢？”姚期智分析，從傳統(tǒng)視角來看，計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)是通信上的兩個(gè)大的重要物 件。在傳統(tǒng)互聯(lián)網(wǎng)中，人們想把一些信息（0和1）從一點(diǎn)傳遞到另一點(diǎn)，怎樣傳得最快、最有效，是傳統(tǒng)互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域研究的題材。而到了量子互聯(lián)網(wǎng)結(jié)構(gòu)下，所要 傳遞的不再是一個(gè)簡單的0和1，而是如何能夠?qū)⒁粋€(gè)量子態(tài)從一點(diǎn)傳遞至另一點(diǎn)。“在微觀世界中，量子態(tài)是一個(gè)最基本的形式，如何將其傳遞并構(gòu)成一個(gè)網(wǎng)絡(luò)， 使人們交換量子信息，這是量子互聯(lián)網(wǎng)的基本構(gòu)想。”

據(jù)介紹，目前已有理論研究工作表明，全量子網(wǎng)絡(luò)在信息安全、分布式量子計(jì)算和新材料量子仿真等領(lǐng)域有重要的學(xué)術(shù)研究意義與應(yīng)用價(jià)值。但由于全量子網(wǎng)絡(luò)的復(fù) 雜性，目前人們對其認(rèn)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(wǎng)絡(luò)的物理實(shí)現(xiàn)對科學(xué)家操控量子態(tài)的能力，提出了極大挑戰(zhàn)。

“全量子網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)和量子結(jié)點(diǎn)的物理實(shí)現(xiàn)、物理平臺構(gòu)建與關(guān)鍵物理器件實(shí)現(xiàn)，將是此次啟動的項(xiàng)目擬解決的關(guān)鍵科學(xué)問題。”據(jù)了解，此次啟動創(chuàng)建的全量子網(wǎng)絡(luò) 雛形有4至10個(gè)節(jié)點(diǎn)，網(wǎng)絡(luò)范圍10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(wǎng)絡(luò)應(yīng)用；將適用于遠(yuǎn)程量子通訊的量子光源成功集 成進(jìn)全量子網(wǎng)絡(luò)，發(fā)展集成化量子路由器。同時(shí)，專家們還將進(jìn)一步開展全功能量子計(jì)算結(jié)點(diǎn)、超長相干時(shí)間的量子存儲器、量子計(jì)算結(jié)點(diǎn)與量子光通訊通道間的量 子界面研究，為下一個(gè)5年計(jì)劃實(shí)現(xiàn)全量子存儲網(wǎng)絡(luò)以及未來實(shí)現(xiàn)長程全量子網(wǎng)絡(luò)作前瞻性部署。

作者：王樂
(本文來源：文匯報(bào) )