這些國家對量子技術的開發又有了進展

量子技術，帶給我們的不僅是産業效應的增長，同時其對國防事業、經濟發展都将産生巨大影響。随着量子技術的深入發展，其對人類未來生活的影響逐漸擴大，甚至在部分領域形成颠覆性變革。

從通訊到計算機，量子技術進軍生活各個領域。而各個國家也在加緊開發與量子技術相關的産品和系統，以搶占發展先機。

一起來看看，日本、澳洲、德國等等國家近年來都在量子技術中取得了哪些進展？

日本開發出大容量量子保密通信系統

日本東北大學電氣通訊研究所與學院大學的研究人員聯合開發出了目前世界最高水準的隐秘性高速大容量量子光通信系統。

該系統首次将量子噪聲保密(QNSC)和量子密鑰分發(QKD)技術相結合，以接近以前2倍的速度(單信道100GTbps )，成功實作了100km距離的量子資訊保密傳輸，有望實作可抵抗網絡攻擊的極強安全通訊。

研究人員将光信号的相位與振幅同時多值調制的正交振幅調制(QAM)型QNSC技術，與通過接近單一光子的微弱雷射安全傳送生成和解密用密鑰的4值QKD方式相結合，制作了每隔1s就更新公用密鑰的安全、高速、大容量的隐秘光通信系統。該系統使用商用的光通信裝置，與既有的光通信系統之間的相容性較高。

研究人員目前在實驗中，已對最大128bit的QAM信号進行了傳輸。若利用既有的波分複用技術進行擴容，該系統還可實作TB級别容量的加密技術。

另外，通過設定多個QKD裝置，多中繼傳輸量子密鑰，該系統的傳輸距離也有望延伸至數百千米。

新型量子位有助于開發更可靠的矽基量子計算機

澳洲新南威爾士大學( UNSW)的研究人員開發出一種新的量子位，其量子疊加态的穩定性比此前提高了10倍，有助于開發更可靠的矽基量子計算機。

量子計算機的量子系統能夠對疊加在一起的多個量子同時進行處理，進行高效率的并行計算，對諸如巨大資料庫的搜尋等問題具有強大的處理能力。

此前，研究人員已經在靜态磁場中，利用矽晶片單個磷原子的電子自旋态編碼量子資訊，建立了目前量子态疊加保留時間最長的固态器件量子位。此次，研究人員提出了新的量子資訊編碼方法。

新型量子位實作了單個電子的自旋态與高頻振蕩電磁場耦合。由于微波産生的電磁場以非常高的頻率穩定振蕩，任何非同頻率的噪音或幹擾都不會對其産生影響，與單獨的電子自旋相比，耦合後的量子位的量子态疊加保留時長提高了10倍。

這種新型量子位被稱為“綴飾量子位”，與“未修飾”的“裸量子位”相比，其能夠提供更多的量子态控制方法。

“綴飾量子位”通過簡單地調整微波電磁場的頻率就能控制相應的量子态疊加，就像調頻收音機;相反，“裸量子位”控制方法需要調節控制場的開關，就像調幅收音機。

“綴飾量子位”基于标準矽晶片技術而建構，為基于傳統計算機的現有制造技術來建立量子處理器奠定了基礎。

3D接線技術有望使量子計算機具備高階量子計算能力

來自德國INGUN Prüfmittel-bau股份有限公司、INGUN美國公司和美國谷歌公司的研究人員組成的國際研究團隊研發出了一款新型量子插座。

其采用全新的3D接線技術聯結傳統電子器件與量子電路，有助于促進量子計算機實作高階量子計算能力。

實作高階量子計算的關鍵是超導量子比特，超導量子比特能夠處在0與1的疊加狀态而非傳統計算機關的非0即1。

為了使其回到工作起始狀态“0"，超導量子比特必須處于接近0k的低溫環境中。

是以，低溫量子電路與室溫傳統電路的聯結是實作真正的量子計算需突破的重要技術難題之一。該量子插座中由彈簧支撐的三維接線能夠連接配接各個量子比特。

其工作時，微波脈沖通過這些接線，控制處于低溫恒溫器中的量子比特。插座的所有電子器件均适用于極低的環境溫度。

該項研究成果為實作真正的高階量子計算作出了重要貢獻。

原文釋出時間為：2017-03-15

本文作者：流蘇

本文來源：

九州量子

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