两个角落布鲁克林的历史性海军船坞将连接由一个小型测试床量子网络,第一步一个未来”量子网络“这将计算和通信untappable所作出的承诺。
由创业公司,叫做Qunnect,将加入许多实验在美国、欧洲和中国,但将是第一个商用量子网络,和第一个使用小,室温设备。这样的工具可以更容易联系量子计算机在整个地球上,打开大门更实际的使用的技术在研究、国防、金融、和其他有待确定应用程序。
“我们有这些网络可以从这里,东海岸到西海岸,并最终全球,”诺尔Goddard博士说,Qunnect的首席执行官。除了测试协议共享量子信息在传统光纤线,12人启动将使用网络测试的一组量子网络硬件可以适应现有电信的服务器机架的建筑。
旗舰产品,分离出来的研究在纽约州立大学石溪分校,是一个类型的设备被认为是至关重要的建立量子纠缠的“魔法”纤维线,称为量子存储器。机器使用铷蒸汽短暂存储光子的量子信息,所有的奇怪的不确定性,所以可以重复的信息在长距离光纤网络,而不去打扰它。但与许多量子机器经常杂乱的桌面依靠低温冷却装置,真空吸尘器和其他精致equipment-Qunnect内存机器操作在室温和适合在一个盒子里一个大抽屉的大小。
“当有人做下一个伟大的事情在量子网络,这是不可避免的因为实验室数千万美元的设备连接到其他实验室具有相同,在非常专业的情况下,试图证明可以工作的东西,“戈达德说。“据我所知,我们是唯一一家真正关注试图建立设备可以坐在一个纤维中心和支持相同的协议。”
Qunnect出售只是三个内存机器到目前为止,布鲁克海文国家实验室和石溪大学报道的价格约100000美元。但许多政府和国防实验室,连同大电信和科技公司,从亚马逊到Verizon,密切关注。设备已经得到了数百万美元的支持来自美国能源部和其他联邦和州政府机构。上周,最大Qunnect宣布支持:800万美元的资金,在一个首轮私募融资轮中由空中客车公司和包括纽约投资基金,影响科学事业、运动项目,SandboxAQpost-quantum安全公司谷歌今年早些时候剥离。
新资金将帮助建立测试床,Qunnect计划明年年中开始操作,当它将打开人员和客户在政府、金融、电信。这些实验将帮助公司了解更多关于各种提议建立量子网络,而且,它希望将其定位成设备供应商对整个量子网络。
“我们的梦想是,根据网络节点所做的,你需要一套我们的工具,它将在一系列架抽屉,“戈达德说。“我认为你可以认为我们是类似于思科那样。”
量子是什么意思
量子力学,物理非常小的事情,很奇怪,爱因斯坦是肯定不能是正确的。但是他错了。简而言之,量子计算,首先描述1980年等物理学家理查德·费曼,利用物理执行强大的计算。为经典计算机的问题,可能需要数年时间来解决可能由量子计算机在几分钟内。不同的是,这些机器不使用比特做他们的工作或0但是量子位,或量子比特的量子态的表征这些奇怪的亚原子粒子。
根据量子力学,一个对象可以是一个粒子和波,至少直到你测量它,存在一个量子位这两个0和1。叠加,众所周知,意味着两个精致的积木可以容纳4个值同时,三量子位可以容纳八值,四可以容纳16,等等;为每个新量子位,量子计算机的力量成倍增加。比赛现在量子机器可以实现所谓的量子至上,实际上经典计算机无法解决解决问题。谷歌声称在2019年达到一个里程碑,一个概念验证问题美国国家航空航天局。IBM质疑谷歌的一些结果,除此之外,最近建了一个冰箱的量子计算机比外层空间,最终可能房子冷100倍和4000量子位的量子计算机。
为什么?在早期的计算,或互联网时代之前,未来应用程序的话化学和药理学,天文学和气象学、国防和融资都很难想象,Mehdi Namazi说Qunnect的联合创始人之一。但最终,“技术深深地影响每一个人在整个地球上。”
炒作是响亮,但随着技术的英寸,一些用例更加明朗,越来越多的企业和投资者加入政府和大型技术在量子计算机,涌入数十亿美元。美国2500亿美元创新和竞争法案》,指定量子信息科学与技术的国家科学基金会的10个重点地区,预计将刺激更多的投资。在量子网络,在欧洲和亚洲政府支持的努力已经认为有优势,但是美国芯片法8月份,通过旨在迎头赶上,在五年内花费5亿美元建造大规模量子网络基础设施。
想象这可能意味着什么,它有助于思考物理学。量子计算和网络的核心是一个奇怪的行为称为纠缠,即两个遥远的粒子可以变成相关的属性,这样操作会影响其他的状态。这仍然没有意义;爱因斯坦称纠缠“鬼魅般的超距作用。”,但这是真的:理论上,甚至无限遥远的粒子可以成为纠缠。量子信息科学发现的一些原则只是赢得了三个科学家2022年诺贝尔物理学奖。“能够操纵和管理量子态和他们所有的层的属性给我们访问工具和意想不到的潜力,”诺贝尔委员会在Twitter上说。
一旦量子计算机实现量子霸权,我们当前的互联网连接,使用光发送少得可怜的1和0,不行。量子计算机需要连接到对方,他们的用户通过纠缠。这提供了一种全新的安全。如果你能建立一个随机网络上两个遥远的节点之间的相关性,这些节点之间可以生成一个密钥。因为观察量子系统必然会改变它,任何试图破解系统混淆的信号。
“基本上,那一刻,你怀疑有一个偷听者,您只需创建一个新的密钥,“戈达德说。
这很重要,因为有一个危险的另一面量子计算机:量子系统的最终优势意味着我们最加密数据已经脆弱谁建立第一个可行的系统。
“坏球员一直在收集数据很长一段时间,他们希望裂纹时量子计算机熊,“戈达德说。有各种各样的预测何时会发生;2020年谷歌首席执行官Sundar Pichai警告称,在五年内量子厄运能来。
但Namazi说,量子网络可以帮助改变如果不是数字安全结束战斗。“量子加密应该结束这场争论,成为我讨厌用“unhackable”这个词,但这些网络安全并不依赖于技术的地方。”
目前,量子是尖端科学和一个明显的金矿,而且,像种族建立更快的gpu全球军备竞赛。在动物园的量子电脑,世界各地的研究人员已经模拟和建立量子网络,连接在一起的实验室早期互联网的方式组装。在欧洲联盟,建立跨国网络”,实际上是美国建筑的前面测试床,“戈达德说。近年来,中国的研究人员已经取得了令人瞩目的进步,展示量子连接在数千英里使用卫星和地面站。
在美国,阿贡国家实验室的网络,芝加哥量子交换,现在有六个节点超过124英里,Lemont和芝加哥南部的郊区之间的串。其他正努力在亚利桑那州,在华盛顿特区和伯克利。近年来,Qunnect的机器被用来建立一个迂回的87英里的量子网络在长岛,石溪和布鲁克海文国家实验室之间。
最终,Qunnect的试验台可以连接到网络;之间存在必要的暗纤维”,“戈达德说。但是为了研究,公司的重点在于构建自己的网络。“我们希望成为中心,所有其他量子公司要来,“戈达德说。“这很酷。”
量子记忆没有冷却
通过操作在室温温度温暖40度摄氏温度与拟合在一个服务器机架,Qunnect的量子存储器设备可以坐与传统的电信设备。但他们也对量子网络解决一个更根本的挑战。
缠绕两个量子比特之间的两个量子机器,你可以把他们的光子在今天的光纤电缆。但这仅限于系统只有几英里长:被称为产生影响光衰减意味着光子可以旅行时迷路光纤电缆。第一代量子网络,像中国创纪录的网络,依赖于中继节点将量子信息转换成数字数据,所以它可以被放大和传递。但这些中继器,所谓的“可信节点,”本质上是容易受到攻击或窃听;美国国家安全局甚至警告对其使用。说:“这是一个非常讽刺的名字Namazi。
相比之下,Qunnect的方法,称为纠缠分布、传输量子信息在不损害他们的量子态,在所谓的纠缠交换操作。“量子存储器的由来,“戈达德说。“这是一个方法来存储和释放光子在不损害其量子态的需求。”
量子信息存储在本例中是一个光子的状态。创建远程网络上两个节点之间的纠缠,Qunnect的设备同时生成一对光子在每个节点通过激动人心的原子激光。在每一对光子,一个是针对最优量子存储器的存储;Qunnect系统商店光子的量子态在瓶温暖的铷蒸汽。
一个光子的每一对保存在内存中,另一个光子,拥有标准电信频率纤维传输发送网络交换站,它与一对光子的纠缠。光子在内存然后从空想的清除缓存来信息从下一个光子。菊花链的量子存储器设备,每个“交换”一个光子的信息到一个新的光子,量子信息在网络上可以不受阻碍地旅行。说:“如果你建立这些网络最终Namazi,甚至“没有版本我们知道发生了什么(在网络上),这是每个人都喜欢关于量子”。
量子存储器,与你的电脑硬盘,饱受噪音和不持续很长时间。但是Namazi说,去除噪声光子之后,其最新的量子存储器可以存储和释放单光子的量子态保真度的95%左右。它可以存储单个光子0.8毫秒,比其他室温设备约一百倍的时间,足够长的时间来维持在“都市规模”量子网络通信。
Namazi机器建立在研究和他的合伙人,但戈达德说公司的科学家小组在物理、工程、和机器学习,许多雇佣了在2020年的秋天,“真的是负责所有与量子记忆发生的神奇的事情。“开发一个小型室温系统也打开了其他的可能性,Namazi说。“我们能否把这些技术在芯片上,像类似于你的手机吗?”
帮助一个强大的来源
没有政府的现金,这一切都不存在。量子硬件”需要大量的发展资金从什么到什么东西,“戈达德说,“这是相当可怕的早期投资者。“尤其是,2020年3月授予150万美元从美国能源部“让能够保持开放的区别,”她说。公司从美国能源部登陆另一个180万美元的人。除了至少700万美元在之前从空军和支持国家科学基金会。纽约已经介入,领导公司的种子圆形和参与最新的投资。“我们不会在这里没有联邦和州政府的钱。”
正如资金开始流入的2020年春天,COVID到达时,关闭石溪校区在长岛Qunnect办公室。导致戈达德和她的团队重新安置空间海军船坞,在那里他们可以自由来去。在1800年代早期第一次打开造船中心,建筑在布鲁克林南部的扩张而荒废了几十年;现在主持一个创业公司、工作室,由国家在太空和工厂出租公司的经济发展。越来越多的创业,尤其是新实验室科技孵化器,“绝对是我们吸引的原因之一,“戈达德说。
有纠结的问题解决,不仅仅是如何减少噪声,但如何之间的定期沟通网络和量子版本,以及如何设计量子网络,所以你可以连接在一起变成一个发展互联网。
从某种意义上说,量子计算的未来取决于解决这些问题:新的应用程序不会出现之前的协议如何在量子计算机之间发送信息。“景观的一部分,我们必须爬过现在没有标准,就像当时的数字网络,“戈达德说,“没有人认为每个人都需要工程师工作的某些标准。”
布鲁克林试验台将允许Qunnect和别人感兴趣的量子玩它的存储设备,测试新协议,并理清一些在这新奇的互联网,许多问题仍然迫在眉睫的戈达德的希望。“我们会从这个是什么,什么是我们还没有想到的10个问题吗?”“