一個人從太空飛船里走進一個特殊裝置,，隨后他突然就降落到了地面上——這一出現(xiàn)于上世紀60年代美國科幻電影《星際旅行》中的情景,，依賴眼下的普通網(wǎng)絡,，也許一萬年都無法實現(xiàn),，但借助于量子網(wǎng)絡,，這一圖景卻在理論上具備了可能,。記者從7月4日在清華大學舉行的“量子信息科學前沿”暑期研討班開幕式上了解到,，由圖靈獎迄今惟一華裔獲得者,、清華大學教授姚期智領(lǐng)銜的重大科學問題導向項目,，預計將在5年內(nèi)初步建立全世界第一個“全量子網(wǎng)絡”雛形。據(jù)了解,，此次“量子信息科學前沿”暑期研討班集聚了150多名來自瑞典,、美國、日本,、中國的物理學與計算機科學領(lǐng)域的青年學者,。研討班為期一周，由清華大學交叉信息研究院主辦,。
全量子網(wǎng)絡,，指由量子傳輸通道和量子結(jié)點組成的復雜信息網(wǎng)絡。每個量子結(jié)點有一定的信息存儲和處理功能,，單個量子結(jié)點構(gòu)成一個小型的量子計算機,，而量子通道則連接不同小型量子計算機。不同于現(xiàn)有互聯(lián)網(wǎng),，全量子網(wǎng)絡應用了量子物理特性,，可突破現(xiàn)有網(wǎng)絡物理極限，具有更強信息傳輸和處理能力,。迄今為止,，世界上還沒有真正意義上的全量子網(wǎng)絡，而預計5年內(nèi)建成的全量子網(wǎng)絡雛形光纖通信距離將達到150公里,，存儲速度在1至2秒之間,。
“有人問我，在量子網(wǎng)絡中是否可以把人從一個點傳遞到另一個點,，比如從家里去上班，是否都不用乘坐交通工具了,？從科學的原則上來說,，這確實可以做到——只要宇宙與地球更大一些、實驗室更大一些,，而整個人的構(gòu)造變成非常微小的系統(tǒng),。”據(jù)姚期智教授介紹，目前在實驗室中能做到的是一兩個比分子更微小的系統(tǒng)的傳遞,，雖然傳遞活生生的人這么一個大系統(tǒng)在技術(shù)上非常困難,，但任何探索如果在科學原則上得到理論肯定,，并進入相對工程化的階段，科技的進展速度將比普通人的想象迅猛得多,。
“無論是量子信息還是一般量子前沿研究,，目前均為世界各國精英所關(guān)注。”據(jù)姚期智教授介紹,，一如50年前微電子工業(yè)開始階段,，雖然科學家無法看到具體產(chǎn)品，但誰都明白微電子的發(fā)展與前景將對人類科技與產(chǎn)業(yè)產(chǎn)生重大影響一樣,，量子科技在未來科研與經(jīng)濟應用領(lǐng)域的革命性影響,，已成為共識。
在姚期智教授看來,，量子科技是一門非常前沿的學問,，中國在這方面與世界最先進的研究尚有距離。如何后來居上,，關(guān)鍵在于找到切入點,，這個切入點必須適合兩個條件：既是全球聚焦的方向，又能在這個方向上集聚起全球最有能力的專家組成團隊,，在起跑線上與其他國家競爭,。“量子信息、量子網(wǎng)絡與量子計算機,，就是一個切入點,。”
量子信息科學在過去10年間取得了巨大發(fā)展，它聯(lián)系多個科學領(lǐng)域,，其中包括物理,、數(shù)學、計算機科學和信息技術(shù),。這些不同領(lǐng)域間富有成效的交叉互動,，也帶來了許多激動人心的革命性進展。在過去10多年內(nèi),，計算機領(lǐng)域的科學家們發(fā)現(xiàn),，在原則上如果用最新方法量子物理來做一個新型量子計算機，或可解決目前不能解決的問題,。
眼下,，全世界都希望做出量子計算機來，而建造量子網(wǎng)絡的目的之一,，就是通過量子網(wǎng)絡達到構(gòu)造量子計算機的目的,。姚期智教授指出，建立量子網(wǎng)絡，并構(gòu)造量子計算機,，關(guān)鍵在于規(guī)?；谟谙到y(tǒng)做大,。
“研究量子網(wǎng)絡,，做出量子計算機，并非為了淘汰電子計算機,。量子計算機的主要目的,，是為了應對普通計算機不能做到的情況。”姚期智教授分析,，有了量子計算機,，將使計算的概念煥然一新，并可解決包括高溫超導體的理論問題等目前不能解決的問題,。“有了量子計算機后,，能幫助我們知道這些理論是否正確，這是現(xiàn)有計算機永遠不可能做的,。”
已有理論研究表明,，鑒于全量子網(wǎng)絡的復雜性，人們對其認知尚屬初步,，而由于量子信息不可克隆,，具有特殊性與脆弱性，全量子網(wǎng)絡的物理實現(xiàn)對科學家操控量子態(tài)的能力,，提出了極大挑戰(zhàn),。據(jù)悉，全量子網(wǎng)絡基礎(chǔ)和量子結(jié)點的物理實現(xiàn),、物理平臺構(gòu)建與關(guān)鍵物理器件實現(xiàn)等,，是此次重大科學問題導向項目擬解決的關(guān)鍵科學問題。