墨子沙龙：从“量子互联网”窥见未来趋势

8月25日，墨子沙龙登陆上海科技节，在上海中心举办了主题为“未来趋势：量子互联网”的科普活动。

如今，“量子互联网”是当下世界各国量子竞争的焦点。量子互联网可以理解为量子通信技术支撑的一种产生和使用量子资源的新型功能网络。量子密钥分发网络是量子互联网的初级形态，其高级形态将是全量子网络，是用量子隐形传态或量子纠缠交换技术作为链接，将用户、量子计算、量子传感等节点连为一体，产生、传输、使用量子资源的一个网络。其将用于量子通信、量子传感及量子计算。

正值“墨子号”量子科学实验卫星发射成功4周年之际，此次墨子沙龙邀请到“墨子号”团队主要成员印娟教授，量子成像代表徐飞虎教授以及“潘之队”超导量子计算负责人朱晓波教授等业内资深人士出席。

活动现场，印娟教授分享了我国未来的空间量子计划：通过“量子星座”实现高效的全球化量子通信；研制更加小型化、移动化的地面站，以实现真正的规模化应用。

据悉，“墨子号”是中国科学院空间科学先导专项首批科学实验卫星之一，2016年8月16日，“墨子号”发射升空，两年时间完满完成了既定科学目标——量子纠缠分发和量子力学非定域性检验、量子密钥分发、量子隐形传态。由于其优异的性能表现，“墨子号”将超长服役2年，开展进一步的拓展实验，并且已经有了多项重要成果。

前不久，“墨子号”度过了自己的4岁生日。作为“墨子号”量子纠缠源载荷主任设计师，印娟教授给大家分享了“墨子号”的这四年，以及“墨子号”升空之前，为了验证基于卫星的量子通信的可行性，科研人员的无数付出。 

徐飞虎介绍了其研究团队使用研发的单光子相机系统，以及全新的计算成像算法。目前该技术已经可以实现复杂场景的非视域成像。

据了解，传统光电探测技术的探测灵敏度约为1 nW，要想获得一张清晰照片往往需要采集数十亿计的光子。在弱光环境下，例如当要测量远距离目标时，传统光电探测技术便难以胜任，由于仅能探测到少量光子，图像变得模糊，无从分辨。而单光子相机，对于每个像素平均只探测一个光子，再结合计算成像算法，就能高效的重建出图像。 

来自“潘之队”的超导量子计算负责人朱晓波教授为大家科普了量子计算的原理、不同实现方式和现在的国际竞争状况。他着重为大家介绍了他们团队和宣布取得“量子优越性”的谷歌团队共同使用的超导量子计算体系，并分析了其优势和面临的挑战。

微观世界遵守量子力学原理，具有与经典世界不同的行为方式，利用这些“独特性”可以实现一些原本不可能的事情。与经典计算模式不同，量子计算能力随可操控的量子比特数呈指数增长，实现50比特的相干操纵，便有望实现所谓的“量子优越性”——即在特定问题的处理上，能力超过目前最强大的超级计算机。

量子网络和计算技术目前处于发展初期，现阶段各国都在一方面发展基于可信中继的量子通信网络，同时积极储备量子互联网后续阶段的基础技术。量子通信、量子传感和量子计算等新兴科技的蓬勃发展，将对世界产生巨大影响。在上海科技节，主办方希望通过科学家们的科普，鼓励年轻人投身科研事业，推动未来中国科技的创新与发展。

记者：俞灵琦

图片来源：墨子沙龙

微信编辑：魏  路

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