編者按：量子計(jì)算是最近國(guó)際上的熱門話題。谷歌宣布，其開(kāi)創(chuàng)性的超導(dǎo)量子芯片“西克莫”只用了200秒就完成了世界上最強(qiáng)大計(jì)算機(jī)需要1萬(wàn)年才完成的任務(wù)，他們的發(fā)現(xiàn)首次證明，量子計(jì)算機(jī)在某些特定任務(wù)上超越傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)。新加坡研究人員在最新一期《自然·光子學(xué)》雜志上撰文稱，他們開(kāi)發(fā)出一種量子通信芯片，盡管其“塊頭”僅為現(xiàn)有裝置的千分之一，但能提供同樣出眾的量子安全技術(shù)，可用于智能手機(jī)、平板電腦和智能手表等緊湊型設(shè)備內(nèi)，提升其通信安全性。

圖：谷歌Sycamore量子芯片

據(jù)美國(guó)物理學(xué)家組織網(wǎng)近日?qǐng)?bào)道，由南洋理工大學(xué)劉愛(ài)群（音譯）教授領(lǐng)導(dǎo)的團(tuán)隊(duì)最新開(kāi)發(fā)的微型芯片大小約3毫米，使用量子通信算法提供增強(qiáng)的安全性——將密碼集成在被傳遞信息中形成安全的量子密鑰，信息收到后，會(huì)與密鑰一起銷毀，從而使其成為一種極其安全的通信形式。

研究人員表示，最新量子芯片需要的空間僅為目前量子通信設(shè)備的千分之一，這為更安全的通信技術(shù)打開(kāi)了大門，可安裝在智能手機(jī)、平板電腦和智能手表等緊湊型設(shè)備內(nèi)。此外，它還為用于在線交易和電子通信的更好的加密方法奠定了基礎(chǔ)。

隨著互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)的激增，諸如WhatsApp、Facebook、Snapchat等電子郵件和消息傳遞平臺(tái)已經(jīng)創(chuàng)建了自己的安全通信渠道——所謂的“經(jīng)典通道”。相比之下，攜帶信息的量子信道具有集成到加密數(shù)據(jù)中的安全協(xié)議。每個(gè)通道彼此不同，從而減少甚至消除了在傳輸過(guò)程中信息被攔截或泄漏的風(fēng)險(xiǎn)。

研究人員稱，量子技術(shù)不需要“經(jīng)典信道”中必需的密碼或生物特征數(shù)據(jù)的額外傳輸，這消除了攔截或信息泄漏的風(fēng)險(xiǎn)，從而創(chuàng)建出幾乎不可破壞的加密。

此外，新量子通信芯片將具有成本效益，因?yàn)樗褂脴?biāo)準(zhǔn)的工業(yè)材料硅等制成，易于制造。

劉愛(ài)群說(shuō)：“量子技術(shù)是安全通信的未來(lái)，這項(xiàng)研究使我們距離量子計(jì)算和通信更近，有助于開(kāi)發(fā)下一代通信設(shè)備，并提高諸如銀行在線金融門戶等數(shù)字服務(wù)?！?/p>

該團(tuán)隊(duì)目前正致力于開(kāi)發(fā)傳統(tǒng)光通信系統(tǒng)和量子通信系統(tǒng)的混合網(wǎng)絡(luò)，這將改善量子技術(shù)的兼容性，使其可用于更廣泛的應(yīng)用程序，如互聯(lián)網(wǎng)連接等。

2019年10月23日，谷歌在持續(xù)重金投入量子計(jì)算13年后，成功摘取量子計(jì)算領(lǐng)域的一個(gè)重要里程碑：實(shí)驗(yàn)證明“量子優(yōu)越性”，在特定任務(wù)上，量子計(jì)算機(jī)可以大大超越經(jīng)典計(jì)算機(jī)的計(jì)算能力了。中國(guó)科技大學(xué)潘建偉教授認(rèn)為，應(yīng)該指出的是，谷歌的階段性實(shí)驗(yàn)絕不是終點(diǎn)，而是一個(gè)起點(diǎn)。今年9月份在合肥舉辦的新興量子技術(shù)國(guó)際大會(huì)的白皮書(shū)指出，量子計(jì)算研究可以沿如下路線開(kāi)展：“第一個(gè)階段是實(shí)現(xiàn)量子優(yōu)越性，即針對(duì)特定問(wèn)題的計(jì)算能力超越經(jīng)典超級(jí)計(jì)算機(jī)，這一階段性目標(biāo)將在近期實(shí)現(xiàn)；第二個(gè)階段是實(shí)現(xiàn)具有應(yīng)用價(jià)值的專用量子模擬系統(tǒng)；第三個(gè)階段是實(shí)現(xiàn)可編程的通用量子計(jì)算機(jī)，還需要全世界學(xué)術(shù)界的長(zhǎng)期艱苦努力。

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