澎湃新聞記者 王蕙蓉
2022年，國際空間站將開展一項名爲“空間糾纏退火量子實驗”(SEAQUE)的小型實驗，在太空環境中測試量子通信技術和探測器修複技術，這可能爲未來的全球量子網絡建設奠定基礎。
在特定問題上量子計算機的運行速度有望比傳統計算機快上數百萬倍，分布式量子傳感器可以通過測量重力的微小變化，讓人們對地球和宇宙産生新的認識。但量子計算機和量子傳感器的通信都離不開專用的量子通信網絡。未來量子通信網絡的一個重要組成部分是太空節點，能夠利用自由空間光通信(Free Space Optical Communications)，以光波爲載體，在真空或大氣中傳遞信息的通信技術，將接收和傳輸量子數據到地面。
圖示所指部件將用于SEAQUE實驗，圖片來自NASA
SEAQUE實驗主要用于證明兩項技術的可行性。第一項技術是能夠讓量子通信網絡節點將相隔很遠的量子發射器和接收器，安全地連接在一起的量子通信技術。要做到這一點，量子通信網絡的節點就必須産生並檢測成對的糾纏光子，這些光子最終能被傳輸到地面上的量子計算機，爲量子雲計算提供基礎。量子雲計算是一種無論計算機在何地，都能夠通過雲端交換和處理量子數據的方法。
該實驗需要測試的另一項技術是通過激光定期修複太空輻射對節點探測器引起的損傷。量子通信網絡的太空節點將需要高靈敏度的探測器，以接收來自地球表面的單光子量子信號。當來自太空的高能粒子或輻射撞擊位于這些節點的探測器時，會使探測器的信息輸出中産生噪聲，並最終“淹沒”地面上的所有量子信號。
此外，長時間的太空輻射會使探測器嚴重退化，需要定期及時更換，從而影響到全球量子通信網絡的通信質量。因此，如何使太空節點的探測器能從輻射損傷中“自愈”，維護好太空的精密儀器來延長節點壽命，是全球量子通信網絡將面臨的一大挑戰。
“展示這兩項技術爲未來的全球量子網絡奠定了基礎，這種網絡可以將相距數百英裏甚至數千英裏的量子計算機連接起來。”NASA噴氣推進實驗室(JPL)的SEAQUE實驗聯合研究員Makan Mohageg說道。
SEAQUE實驗是一個全球性的實驗項目，由伊利諾伊大學厄巴納-香槟分校(UIUC)科學家帶領實驗，項目合作夥伴包括：美國NASA噴氣推進實驗室(JPL)、美國太空服務公司Nanoracks、加拿大滑鐵盧大學和新加坡國立大學等。
責任編輯：李躍群