全球量子网络雏形？国际空间站将演示量子通信技术

澎湃新闻记者 王蕙蓉

2022年，国际空间站将开展一项名为“空间纠缠退火量子实验”(SEAQUE)的小型实验，在太空环境中测试量子通信技术和探测器修复技术，这可能为未来的全球量子网络建设奠定基础。

在特定问题上量子计算机的运行速度有望比传统计算机快上数百万倍，分布式量子传感器可以通过测量重力的微小变化，让人们对地球和宇宙产生新的认识。但量子计算机和量子传感器的通信都离不开专用的量子通信网络。未来量子通信网络的一个重要组成部分是太空节点，能够利用自由空间光通信(Free Space Optical Communications)，以光波为载体，在真空或大气中传递信息的通信技术，将接收和传输量子数据到地面。

图示所指部件将用于SEAQUE实验，图片来自NASA

SEAQUE实验主要用于证明两项技术的可行性。第一项技术是能够让量子通信网络节点将相隔很远的量子发射器和接收器，安全地连接在一起的量子通信技术。要做到这一点，量子通信网络的节点就必须产生并检测成对的纠缠光子，这些光子最终能被传输到地面上的量子计算机，为量子云计算提供基础。量子云计算是一种无论计算机在何地，都能够通过云端交换和处理量子数据的方法。

该实验需要测试的另一项技术是通过激光定期修复太空辐射对节点探测器引起的损伤。量子通信网络的太空节点将需要高灵敏度的探测器，以接收来自地球表面的单光子量子信号。当来自太空的高能粒子或辐射撞击位于这些节点的探测器时，会使探测器的信息输出中产生噪声，并最终“淹没”地面上的所有量子信号。

此外，长时间的太空辐射会使探测器严重退化，需要定期及时更换，从而影响到全球量子通信网络的通信质量。因此，如何使太空节点的探测器能从辐射损伤中“自愈”，维护好太空的精密仪器来延长节点寿命，是全球量子通信网络将面临的一大挑战。

“展示这两项技术为未来的全球量子网络奠定了基础，这种网络可以将相距数百英里甚至数千英里的量子计算机连接起来。”NASA喷气推进实验室(JPL)的SEAQUE实验联合研究员Makan Mohageg说道。

SEAQUE实验是一个全球性的实验项目，由伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校(UIUC)科学家带领实验，项目合作伙伴包括：美国NASA喷气推进实验室(JPL)、美国太空服务公司Nanoracks、加拿大滑铁卢大学和新加坡国立大学等。

责任编辑：李跃群