文
/
陳根
近年來，隨著量子力學領域的不斷突破，量子計算受到了越來越多的關注。量子計算作為一種遵循量子力學規律調控量子資訊單元進行計算的新型計算模式，它與現有計算模式完全不同。
在
經典
計算機中，資訊的基本單位是位（
Bit
）。所有這些計算機所做的事情都可以被分解成
0s
和
1s
的模式，以及
0s
和
1s
的簡單操作。
與傳統計算機由位元構成的方式類似，量子計算機由量子位元（
quantum bits
）或量子位（
qubits
）構成，一個量子位元對應一個狀態（
state
）。但是，位元的狀態是一個數字（
0
或
1
），而量子位元的狀態是一個向量。
更具體地說，量子位的狀態是二維向量空間中的向量。這個向量空間稱為狀態空間。
經典計算使用二進位制的數位電子方式進行運算，而二進位制總是處於
0
或
1
的確定狀態。
於是，量子計算藉助量子力學的疊加特性，能夠實現計算狀態的疊加。即不僅包含
0
和
1
，還包含
0
和
1
同時存在的疊加態
(superposition)
。
此外，加上量子糾纏的特性，量子計算相較於當前使用最強演算法的經典計算機，理論上將在一些具體問題上有更快的處理速度和更強的處理能力。而
利用量子力學的反直覺特性製造出的量子計算機，可以達成任何機器都無法實現的運算壯舉。
如今
，
量子計算機開始展示其真正實力，諸如
和
IBM
之類的計算巨頭，連同眾多小規模競爭對手，開始了量子硬體的建造與完善。
去年，國產九章量子計算機在
200
秒內完成了一項普通超算需要
25
億年才能完成的計算。
但是，
量子計算的更大挑戰，在於量子位元對於環境干擾相當敏感
。就算是極其微小溫度變化或波動，都可能對資料有效性造成影響，意味著長距離的量子資訊傳輸也相當困難。
現在，
東芝研究團隊
則稱，
他們透過光纖開展
的
量子通訊創下
了
新距離紀錄。
實驗成功的關鍵，在於其開發的所謂
“雙波段穩定”新技術。在量子位元的基礎上，它還會發送兩個光參考訊號。這些訊號被編碼為弱光脈衝的相位延遲，其中第一個參考訊號的波長，旨在抵消環境的擾動。而第二個參考訊號的工作波長，則與量子位元本身相同，以用於精確控制光的相位。
基於此，東芝團隊得以將量子訊號維持在幾十奈米以內，反之又讓它們能夠在600公里的光纖上傳輸資料——達到了此前紀錄的六倍
。
儘管這並不是當前已經取得的最遠距離的量子資訊傳輸紀錄，因為衛星傳輸依然憑藉
1200
公里（
746
英里）的優勢高居榜首，但量子網際網路仍需與衛星
/
光線網路混合使用。
這一進展或將
進一步擴充套件了量子鏈路的最大跨度，有助於實現跨城市、國家、甚至大陸的傳輸，而無需使用受信任的中間節點。
其研究已
發表在近日出版的《
Nature Photonics
》期刊上