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量子互联网:从零开始并非易事

来源:广州热线综合

时间:2019-10-04 14:46
量子互联网:从零开始并非易事


1969年10月29日,通过互联网的前身阿帕网(Arpanet),第一批数据从加州大学洛杉矶分校(UCLA)的一台计算机上传输到帕罗奥多的斯坦福研究所(SRI)。

那天晚上,加州大学洛杉矶分校的团队与SRI团队通着电话,并开始输入“LOGIN”。“我们输入了‘L’,然后问对面,‘你收到L了吗?’”加州大学洛杉矶分校的计算机科学家Leonard Kleinrock回忆道。“‘是的,’SRI答复道。我们输入了‘O’问,‘你收到O了吗?’‘是的,’SRI同样答复道。我们输入‘G’然后问,‘你收到G了吗?’糟糕!SRI的主机崩溃了。这是现在我们所说的互联网第一条信息。”

网络传输数据的能力——以及网络崩溃的趋势,或者其他不可预测的情况——一直深深吸引着Stephanie Wehner。这位代尔夫特理工大学物理学家兼计算机科学家说:“在一台计算机上,一切都会顺理成章地发生。但在网络上,会发生许多意想不到的事情。”在两个层面上,这个说法是正确的:相互连接的计算机程序会相互干扰,产生令人意想不到的效果。同样,网络用户也变得有创造力。Wehner指出,“人们最初会以为我们仅仅用互联网来发送一些文件”。

Wehner第一次上网是在1992年左右,但在几年后才能轻松地使用互联网。当时她还是一个十几岁的德国少女,不过已经是一个熟练的计算机程序员了。很快她就成为一名初出茅庐的互联网黑客。20岁时,她得到了一份“好”的黑客工作,代表一家互联网提供商处理网络漏洞。但是不久,她对黑客工作感到厌烦,开始寻求对信息传输和网络有更深入理解。

Wehner现在是知识领袖之一,努力从零开始创建一种新型的互联网。她正在设计“量子互联网(quantum internet)”,这是一种传输量子比特的网络,而不是传输值为0或1的经典比特。在量子比特中,0和1两种可能性共存。这些“量子位”可能是由两种不同极化组合的光子而组成。通过光缆将量子比特从一个地方发送到另一个地方的能力,可能不会像传统互联网那样彻底改变社会,但它将再次彻底改变科学和文化的众多方面,从安全领域到计算领域再到天文学。

Wehner是量子互联网联盟的协调员。量子互联网联盟是一个欧盟的倡议,目的是在整个欧洲大陆建立一个传输量子信息的网络。在去年10月发表在《科学》杂志上的一篇论文中,她和两位合作者提出一个实现量子互联网的六阶段计划,其中每个发展阶段都将支持新的算法和应用。第一个阶段已经开始,是建设一个连接荷兰四座城市的示范量子网络——一种类似于阿帕网的模拟。量子互联网联盟总部位于因斯布鲁克大学,其成员Tracy Northup赞扬了“Wehner的远见,以及她为了实现目标而构建大规模结构的奉献精神。”

退出黑客工作后,Wehner进入荷兰的大学学习计算机科学和物理学。她听到量子信息理论家John Preskill在Leiden发表演讲,描述量子比特在通信方面的优势。几年后,在获得博士学位后,她加入了加州理工学院的Preskill小组,开始博士后之旅。

Preskill说,在加州理工学院,除了证明几个关于量子信息、量子密码学和量子力学本身性质的著名定理外,Wehner还成为了“一位天生的领导者”。Preskill说:“她常常是把人们紧紧联系在一起的粘合剂。”2014年,在新加坡担任了教授后,她搬到了代尔夫特。在那里她开始与实验者合作,为量子互联网奠定基础。

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