美國能源部希望發(fā)展一個國家量子互聯(lián)網(wǎng)，以實現(xiàn)更安全的通信并推進重力波檢測等領域的科學研究。

官員在周四在芝加哥大學舉行的新聞發(fā)布會上介紹了這項工作的藍圖戰(zhàn)略。這份長達38頁的論文概述了關鍵目標以及在實現(xiàn)該概念之??前需要解決的研究挑戰(zhàn)。

亞原子粒子的量子特性不僅有助于構建復雜的非經典計算機，而且在理論上也有助于創(chuàng)建新型網(wǎng)絡。DOE提出的量子互聯(lián)網(wǎng)是一種以qubit而非bit的形式傳輸數(shù)據(jù)的網(wǎng)絡。這個概念仍然面臨重大的技術障礙，但如果實現(xiàn)，則可以帶來巨大的好處。

量子網(wǎng)絡的頭條優(yōu)勢是安全性?？缇W(wǎng)絡鏈接壓縮的量子位受觀察者的影響，這意味著竊聽的黑客將通過觀察它們來修改量子位。這為網(wǎng)絡運營商提供了一種潛在的高度可靠的方法來檢測安全漏洞，因此為什么該概念引起了政府和行業(yè)的極大興趣。

該技術也可能被證明是有價值的研究工具。有一天，量子網(wǎng)絡可能會用于為超精確量子傳感器集群供電，以檢測引力波，跟蹤火山噴發(fā)以及其他廣泛的科學應用。

美國能源部周四發(fā)布的長達38頁的戰(zhàn)略藍圖為國家量子互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展提供了高級路線圖。它列出了仍然需要克服的技術障礙。報告指出的主要研究目標包括構建量子網(wǎng)絡設備，開發(fā)路由技術以及找出糾正量子比特跨量子網(wǎng)絡傳播時出現(xiàn)的數(shù)據(jù)錯誤的方法。

一旦必要的組成部分準備就緒，計劃就是逐步建立國家量子互聯(lián)網(wǎng)。作為第一步，DOE認為通過在現(xiàn)有光纖網(wǎng)絡上測試未來的量子聯(lián)網(wǎng)協(xié)議的安全性來驗證它們的安全性至關重要。愿景是隨著時間的推移在校園之間，城市之間以及最終跨州之間部署量子網(wǎng)絡鏈接。

“最終，我們將把所有17個美國能源部國家實驗室連接起來，作為量子互聯(lián)網(wǎng)的骨干，”美國能源部科學能源部副部長Paul Dabbar詳述。“我們還將增加大學和私營部門的合作伙伴，與具有不同和互補技能的個人和機構的廣泛社區(qū)合作。在一起，我們將創(chuàng)造一些真正的突破性的東西，它將改變我們的生活。”

計劃的新聞發(fā)布會在此舉行的芝加哥大學中扮演著重要角色。它的研究人員與美國能源部的一個實驗室合作，建立了一個52英里量子網(wǎng)絡原型，該網(wǎng)絡最近 完成了首次成功的糾纏實驗。為了進行進一步的研究，該網(wǎng)絡將與位于伊利諾伊州巴達維亞附近的費米實驗室運營的另一個網(wǎng)絡相連，以創(chuàng)建一個80英里的科學試驗臺。

芝加哥大學教授戴維·奧沙隆(David Awschalom)在一份聲明中說：“我們的國家實驗室擁有世界一流的設施，可對具有亞原子分辨率的材料進行成像，并通過先進的超級計算機對其行為進行建模。” “這些強大的資源對于加快量子信息科學和工程的進展，并與學術和公司合作伙伴協(xié)作，引領這個快速發(fā)展的領域至關重要。”