光子盒研究院出品

量子計算機在40年前就被提出，但是還沒有在世界上產生任何真正的影響。研究人員正在努力從必須保持接近絕對零度的系統中獲得大量的處理能力。

但與此同時，量子信息學界已經在努力超越單個量子計算機的下一步：一個可以將它們連接在一起工作的互聯網。

你已經可以在互聯網上與大量的實驗量子計算機交流了。例如，亞馬遜的AWS Braket允許你在不同的量子處理器(D-Wave、IonQ或Rigetti)上構建和測試量子算法，或者使用模擬器。微軟在Azure上做了類似的事情，IBM也讓用戶體驗他們的量子系統。

任務完成了嗎？沒有。

共享獨立量子計算機的輸出是一回事；將量子計算機連接起來是另一回事。

量子計算的力量在于擁有大量的量子比特，量子比特的值直到計算結束才確定。如果你能把這些“活的”量子比特聯系起來，你就把量子計算機的內部聯系起來了，你實際上創造了一個更大的量子計算機。

“很難建造足夠大的量子計算機來解決真正的大問題，”互聯網創始人之一Vint Cerf在接受采訪時說。

這個問題更難，因為量子世界會產生錯誤：“你需要大量的物理量子比特來制造數量少得多的邏輯量子比特——因為糾錯需要大量的物理量子比特?！?/p>

所以，我們確實需要讓我們的量子計算機變得更大。

但我們希望鏈接“活的”量子比特，而不僅僅是共享量子計算機的輸出。我們想要在不破壞波函數的情況下，分布計算機的內部狀態，這意味著分配糾纏。

量子互聯網意味著獲取量子效應，并通過網絡進行分配。這被證明是非常復雜的——但是可能非常強大。

在谷歌工作的Cerf說：“糾纏的分配將促進量子計算機的擴展，理論上，如果你能將糾纏分配到更多不同的量子機器上，你就可以制造出更大的量子系統?！?/p>

但是有一個問題。

有幾種方法可以為量子計算機的發展構建量子比特，包括超導約瑟夫森結、俘獲離子量子計算機和基于光子的計算機等。它們都有一個共同點，它們必須與外界隔離，才能發揮作用。

量子比特必須保持一種量子相干的狀態，在這種狀態下，所有的量子態都可以存在，就像薛定諤著名的悖論中的貓一樣，既死又活——只要箱子保持關閉。那么如何和一個密封的箱子溝通呢？

像谷歌這樣的科技公司和世界各地的大學都在探索量子互聯網。

歐洲有量子互聯網聯盟(QIA)，由包括QuTech在內的多個大學和機構組成，美國有Q-Next，這是美國國家量子信息科學計劃，由芝加哥大學教授David Awschalom領導。

美國能源部認為這個問題很重要，并應該提供資金，并支持Q-Next的主要合作伙伴阿貢國家實驗室的項目。Q-Next已經通過52英里的光纖鏈路共享了量子態，這條光纖鏈路已經成為未來可能的國家量子互聯網的核心。

歐洲的QIA也取得了一些成功，包括第一個連接三臺量子處理器的網絡，量子信息通過QuTech量子信息學研究所創建的中間節點傳輸。馬克斯·普朗克研究所(另一個QIA成員)利用單個光子共享量子信息。

在美國阿貢國家實驗室，來自芝加哥大學的科學家Martin Suchara的量子通信研究得到了美國能源部的資助。但他承認了傳輸量子信息的困難。

Suchara說：“不可克隆定理說，如果你有一個量子態，你不能復制它，這確實是一個很大的工程挑戰。”

隨著大量工作的進行，我們開始看到量子互聯網的端倪。

但除了技術上的困難，還有另一個風險。所有這些機構都可以創建幾個不兼容的量子互聯網。這將背叛最初的互聯網理念。

互聯網以“粗略共識和運行代碼”而聞名。工程師們在將它們固定下來之前，確保它們能夠工作，并且可以在多個系統中復制。

35年來，確保代碼運行的機構一直是互聯網工程任務組(IETF)。它是為我們的環球神經系統(global nervous system)制定標準的機構。

自從互聯網出現以來，IETF已經發布了被稱為“RFC”(征求意見)的標準。這些標準定義了網絡協議，確保你的電子郵件和視頻聊天可以被其他人接收。

如果我們想要有一個量子互聯網，我們將需要一個RFC來規定量子計算機如何通信。

現在，對于IETF的實踐工程師和協議設計師來說，這太不切實際了。因此，量子互聯網的先驅們把他們的想法帶到了IETF的姐妹組織——前瞻性互聯網研究任務組(IRTF)。

IRTF有一個量子互聯網研究小組(QIRG)，有兩個主席：日本慶應義塾大學教授Rodney Van Meter和代爾夫特QuTech的Wojciech Kozlowski。QIRG一直在悄悄地關注著將引入全新的網絡建設方式的發展。

QIRG的文件《量子互聯網的架構原理》(Architectural Principles for a Quantum Internet)提到：“正是量子比特的傳輸在真正的量子網絡和通過經典網絡連接的量子計算機集合之間劃清了界限，量子網絡被定義為一組節點，這些節點能夠相互交換量子比特并分配糾纏態?！?/p>

這項工作引起了轟動。Kozlowski說，在新冠肺炎讓IETF暫停面對面會議之前，QIRG聚會吸引了相當多的人參加，“但更多的是出于好奇?！?/p>

量子網絡的基本原理是分配糾纏，這可以用來在不同位置之間共享量子比特的狀態。

Suchara解釋說：“訣竅在于，你不直接傳輸對你來說如此珍貴的量子態：你分配糾纏。兩個光子糾纏在一起，處于一個明確的狀態，基本上將它們聯系在一起。然后你通過網絡傳輸這對光子中的一個?！?/p>

他繼續說：“一旦你在通信的端點之間分配糾纏，你就可以使用所謂的量子隱形傳態來傳輸量子態。它本質上是消耗了糾纏，將量子態從A點傳輸到B點。”

Kozlowski說：“量子數據本身從未實際進入網絡。它被直接傳送到遠端?！?/p>

Kozlowski指出，傳輸量子比特令人興奮，但分配糾纏是最基本的事情。

“例如，量子密鑰分發可以在基于糾纏的網絡上運行，而無需任何隱形傳態，許多其他應用也是如此。大多數量子應用協議都是從說‘我有一堆狀態’開始的，隱形傳態只是使用這些狀態的一種方式。”

2020年底，Kozlowski與代爾夫特的同事合著了一篇論文，提出了一個量子互聯網協議，該協議通過將分配糾纏置于一個類似于分層堆棧(OSI或TCP/IP)的框架中，定義了經典網絡上的通信，從而開創了一個重要的先例。

他告訴我們：“我們提出的協議棧很大程度上受到了TCP/IP或OSI的啟發。每一層的定義略有不同，但在底部有一個物理層，它試圖產生糾纏。”

“嘗試”這個詞很重要，他說：“很多時候都會失敗。然后，我們有一條鏈路負責在兩個量子中繼器或一個端節點和一個量子中繼器之間的單個鏈路上運行。物理層會說‘我失敗了’，或者‘我成功了’。鏈路層將負責管理，最終說，‘嘿，我為你創造了糾纏’。”

該協議必須跟蹤不同節點上糾纏的量子比特，這就帶來了一個并行網絡通道：“分配糾纏的一個重要方面是，最終形成糾纏對的兩個節點必須同意它們的哪些量子比特與哪些量子比特糾纏。不能隨意使用任何糾纏的量子比特?！?/p>

“人們必須能夠在協議中識別一個節點上的哪個量子比特與另一個節點上的哪個量子比特糾纏在一起。如果不跟蹤這些信息，那么這些量子比特就毫無用處?！?/p>

“假設這兩個節點生成數百個糾纏對，但其中只有兩個是指定給特定應用的，那么該應用必須從協議棧中獲得正確的量子比特。而且那兩個量子比特必須是相互糾纏的，而不僅僅是另一個節點上的任何隨機量子比特。”

經典互聯網必須像這樣傳輸協調信號，但它可以將它們放在每個數據包的報頭中。這在量子互聯網上是不可能發生的，所以“報頭”信息必須在一個平行的通道上。

“對量子來說，軟件和網絡協議之所以困難，是因為人們可以想象一個數據包，它有一個量子比特作為有效載荷，并有一個報頭。但它們永遠不會在同一個通道上傳輸。量子比特在量子通道上傳輸，而報頭在經典通道上傳輸。”

Kozlowski說：“在參與量子網絡的所有節點之間建立經典信道是一個困難的要求?！?/p>

在其協議設計中，代爾夫特團隊利用經典互聯網上的報頭與量子互聯網上的量子有效載荷不對應的機會，Kozlowski說:“我們選擇了一種稍有不同的方法，在這種方法中，信令和控制消息不直接耦合。我們確實有包含控制信息的數據包，就像報頭一樣。然而，不同的是，它們不一定有一個有效負載連接到它們。”

在實踐中，這意味著量子互聯網將始終需要經典互聯網來攜帶報頭信息。每個量子節點也必須在經典互聯網上。

因此，量子互聯網將在量子平面上擁有量子信息，而控制平面將在經典互聯網上并行運行，處理完成量子比特糾纏分配所需的經典數據。

代爾夫特的提議保持了通用性，將遠程傳輸放在最上面，作為一個在量子互聯網上運行的應用程序，而不是作為一個較低層的服務。Kozlowski說，早期的想法建議在傳輸層中包含隱形傳輸，但“我們還沒有提出這樣的傳輸層，因為許多應用甚至不需要隱形傳輸量子比特?！?/p>

代爾夫特的論文提出了一種傳輸層，它只是直接在糾纏對上操作，以提供遠程操作等服務。

在阿貢國家實驗室，Suchara的項目著眼于標準工作，并同意這些原則：“量子互聯網協議棧應該是什么樣的？”他問道?！八芸赡茉谀承┓矫骖愃朴贠SI模型。將會有多個層次，最低層的某個協議部分將必須控制硬件?！?/p>

像Kozlowski一樣，他看到了底層管理中繼器節點中的光子探測器和量子存儲器。

在此之上，他說，“最頂層是應用程序。為了量子隱形傳態的成功，你必須采取某些行動。這是最頂層?！?/p>

“然后中間有所有的東西，讓光子穿過網絡。如果你有一個復雜的拓撲結構，有多個網絡節點，你想要超越點對點的通信；你需要多個用戶和多個應用程序。”

Suchara說，整理中間層會產生許多開放性問題:“如何有效地完成這項工作？這就是我們想要回答的?！?/p>

在這個階段幾乎沒有分歧的風險，但在代爾夫特，Kozlowski的同事們，包括量子網絡的領導者Stephanie Wehner，實際上已經開始編寫最終量子互聯網的代碼。在寫這篇文章的時候，QuTech的研究人員發表了一篇論文《使用量子網絡堆棧進行糾纏傳輸的實驗演示》?！拔覀兊慕Y果標志著從物理實驗到量子通信系統的明顯轉變，這將使未來量子網絡的組件的開發和測試成為可能?！?/p>

將此付諸實踐帶來了下一系列問題。分配糾纏依賴于光子，量子互聯網研究人員將其稱為“飛行量子比特”，將它們與最終系統中的靜止量子比特(稱為“物質量子比特”)進行對比。

光子的使用聽起來讓人放心。這是光。這和我們在經典互聯網上通過光纜傳輸的東西是一樣的。實驗室中主要的量子比特技術之一是基于光子的。

但是這里有一點不同。首先，我們在量子尺度上工作。通過經典網絡發送的一個比特將是一束光，包含數百萬個光子。飛行量子比特由單個(糾纏)光子組成。

Suchara說：“在經典通信中，你只需將你的比特編碼成數千個光子，或者創建比特的額外副本，但在量子世界里，你不能這么做。你必須用單個光子來編碼一個量子態。如果單個光子丟失了，你就失去了你的信息。”

還有，網絡需要知道飛行量子比特是否已經成功發射。這意味著知道糾纏是否已經實現，而這需要量子先驅所說的“預示糾纏生成方案”（heralded entanglement generation scheme）。

在光纖上使用單光子有其局限性。超過幾公里，那是不可能的。因此，量子互聯網研究人員提出了“糾纏交換”。一系列被稱為“量子中繼器”的中間系統被建立起來，這樣一對量子中繼器的遠端可以被反復傳送，直到到達目的地。

這仍然不完美。副本的保真度會下降，因此使用多個量子比特，并在一個稱為“量子糾錯”的過程中“提取”。

Suchara說，在某種程度上，這僅僅意味著重復這個過程，直到它起作用。“你有這些糾纏的光子，你傳輸它們。如果這些糾纏對中的一部分——甚至很大一部分——丟失了，那也沒關系。你只需要讓其中的一部分通過。”

Kozlowski同意:“分配糾纏之所以有效，而量子比特分配卻不起作用，是因為當我們分配糾纏時，它是以一種已知的形式存在的。它處于我們所稱的貝爾態。因此，如果一個失敗了，如果一個丟失了，它只會再次產生?！?/p>

量子中繼器必須處理糾錯和提取，以及路由和管理。

但是終端節點會更復雜，Kozlowski說：“量子中繼器必須產生糾纏并進行一點糾纏交換。終端節點必須具有良好的量子存儲容量，該存儲器可以容納量子比特并實際執行本地處理指令和操作。除了產生糾纏，還可以在其上執行應用程序?！?/p>

量子網絡還必須處理其他實際問題，比如計時。由于目前產生糾纏的方式，它們將需要難以置信的時間同步。

產生糾纏比發送單個光子更復雜。大多數提議的方案都是從鏈路的每一端發送一個光子，在中點創建一個糾纏對。

Kozlowski說：“這兩個節點將光子發射到一個中間站點，兩個光子必須在同一時間在中間站點相遇，幾乎沒有容限，因為它們相距越遠，糾纏的質量就越低?！?/p>

他不是在開玩笑。糾纏需要同步到納秒的精度，時鐘抖動比納秒還快。

Kozlowski說，提供定時的最佳方式是將其包含在物理層中。但有一個問題：“應該只同步一條鏈路嗎？還是應該將整個網絡同步到納秒級？顯然，將整個網絡同步到納秒級是困難的。這可能是必要的，但我直覺上會說這不是必要的，我想將這種納秒級同步限制到每個鏈路?！?/p>

在更大的范圍內，量子網絡有著快速運行的實際需求。量子存儲器的壽命很短，因為一個量子比特只有在與環境隔離時才能持續。

Kozlowski說：“一般來說，人們也希望盡可能快地完成所有事情，原因很簡單，量子存儲器壽命很短?！?/p>

網絡化量子系統必須以足夠快的速度產生成對的貝爾態，以便在存儲的量子比特衰變之前完成工作。但制作糾纏對的過程仍然很慢。在這項技術得到改進之前，量子網絡系統的成就將會越來越小，因為它們之間的距離越來越遠。

“時間是一種昂貴的資源，”QIRG文件稱。“最終，量子存儲器的壽命為操作量子節點的擴展網絡帶來了一些最困難的條件。”

正如Vint Cerf所說:“谷歌在量子計算機方面的工作進展順利。另一些人則在研究保存糾纏態的量子繼電器。重要的問題是要保持足夠長時間的相干性以獲得答案。請注意，盡管量子糾纏具有明顯的距離無關特性，但量子網絡確實有光速的限制。光子在量子網絡中移動需要時間。如果糾纏態隨時間消散，那么光速延遲就是原因之一?！?/p>

如果不堅持標準，互聯網就不是互聯網了。因此，QIRG將“同質性”作為一項挑戰。最終的量子互聯網，就像今天的經典互聯網一樣，不管你用的是誰的硬件，都應該運行良好。

不同的量子中繼器要協同工作，不同種類的量子計算機要能使用網絡，就像互聯網不會告訴你用什么筆記本電腦一樣。

目前，連接不同種類的量子系統是未來的目標，Kozlowski說:“目前，它們必須相同，因為不同的硬件設置對它們可以維持的光學相互作用有不同的要求。當它們進入光纖時，它們被轉換到電信頻率，然后當它在另一端時又被轉換回來。當一個必須在兩個不同的設置之間集成時，故事變得更加復雜。”

他說：“目前正在進行的工作是實現允許不同硬件平臺間串擾的技術。這是一個目標。因為這是一個非常早期的階段。我們只需要接受我們所面臨的限制。很多時候，編寫軟件是為了解決短期限制，而不是為了實現這些更高的目標，即完全平臺獨立和物理層獨立?！?/p>

通信也必須是安全的。在經典互聯網上，安全是事后才考慮的問題，因為像Cerf這樣的互聯網先驅是在一個緊密聯系的社區工作的，每個人都互相認識。

憑借35年的互聯網經驗，QIRG從一開始就致力于安全建設。幸運的是，量子密碼技術是高度安全的——并且幾乎按照定義在量子網絡上工作。

除此之外，QIRG還想要一個有彈性且易于監控的量子互聯網。

Suchara說：“我認為科學界和潛在用戶參與標準化會議非常重要，因為有一些重要的架構決策需要做出——而且不清楚如何做出。”

量子互聯網將在本地啟動。Riverlane公司的首席執行官Steve Brierley說，雖然QIRG正在考慮跨越數公里，但量子計算初創公司可以在更小的網絡中看到這種用途。Riverlane公司急于連接足夠大的量子計算機來做實際工作。

Brierley說：“這個概念是建立功能良好的模塊，然后將它們聯網在一起，目前，這將在同一個房間，甚至可能在同一個制冷機里。”

他繼續說：“這種程度的網絡可能在未來五年內實現，事實上，今天已經有這樣的例子了?！?/p>

除此之外，遠距離量子網絡會產生延遲。正如前文提到的，這將限制我們所能做的事情，因為量子數據是非常短暫的。

目前，沒有多少人能參與進來，Kozlowski說:“硬件目前仍在實驗室中，而不是真正在外面?！?/p>

但是，對于那些實驗室的研究人員來說，Kozlowski說:“有很多事情要做”，而且工作“非常復雜”。每個人都在挑戰極限，但當你想將其與經典互聯網的規模和范圍相比時，它仍然是基礎的。

蘇黎世聯邦理工學院(ETH Zurich)的Andreas Wallraff教授用一根真實的管道在兩臺制冷機之間發送微波信號。

馬克斯·普朗克研究所已經展示了量子隱形傳態，將量子信息從一個量子比特傳輸到50米外的實驗室。

在QuTech大學，Stephanie Wehner教授展示了一個“鏈路層”協議，它通過底層量子網絡提供可靠的鏈路。QuTech展示了一個量子網絡，其中兩個節點通過一個中間中繼器連接起來。

在美國阿貢國家實驗室，Suchara在創建可靠通信方面的努力無疑是一個小小的開始。他正在研究共享量子態，目前還不打算直接連接任何量子計算機。

對他來說，第一件事是讓系統充分同步，以處理基本的量子通信：“有了FPGA板，我們已經有了一個在實驗室工作的時鐘同步協議。我們希望在網絡中實現這種時鐘同步——我們認為我們項目的第一年將專注于此?！?/p>

Suchara認為遠程量子計算即將到來：“即將發生的事情是連接位于不同城市或相隔甚遠的量子計算機。”

理想情況下，他認為長鏈路將使用相同的協議套件，但他承認，短鏈路可能需要不同的長距離協議：“對于短距離和長距離通信，觸發通信的中間層可能不同。但我要說的是，構建一個盡可能通用的協議套件是很重要的。我可以告訴你，讓經典互聯網如此成功的一件事是能夠互聯異構網絡。”

Suchara已經在研究異質性：“量子信息的編碼有不同的類型。一種是連續變量。另一種是離散變量。你可以在連續變量和離散變量系統之間進行混合糾纏。我們希望探索將這些系統連接起來的理論協議，并做一個演示，允許在阿貢實驗室量子鏈路網絡上傳輸這兩種類型的糾纏。”

阿貢團隊有一個量子網絡模擬器來嘗試各種想法：“我們有一個協議的工作原型。還有一個模擬器，可以評估替代協議設計。這是一個可供社區使用的開源工具。我們的計劃是繼續用新功能擴展模擬器?！?/p>

由于糾纏產生和中繼器的缺陷，以及長光纖上的單個光子最終會丟失的事實，使量子網絡延伸到長距離將是困難的。

“這是一個技術限制，”Kozlowski說?！敖o我們足夠的時間，硬件將足夠好，可以在越來越遠的距離上分配糾纏。”

不清楚我們多快能到達那里。Kozlowski估計，基于糾纏的量子網絡可能會在10到15年內實現。

這實際上是一個快速的轉變，量子互聯網將跳過過去幾十年在經典世界中的反復試驗。從分層協議棧和軟件定義的網絡開始。

超越分布式量子計算的一步，將是更難的一步，因為目前量子計算機大多使用超導或俘獲離子量子比特，而這些量子比特本身并不與光子相互作用。

在這個階段，這一切聽起來可能太復雜了。為什么這么做？

Kozlowski教授解釋了量子互聯網不是什么：“它的目的不是取代經典互聯網。因為，就像量子計算機不會取代經典計算機一樣，某些事情在經典上做得相當好。沒有必要用量子取代它?！?/p>

量子互聯網的一個副產品可能是對經典網絡的改進：“在我看來，我們應該利用這個機會來改進經典控制協議的OSI模型的某些方面，”Suchara說。

“例如，當前互聯網的一個問題是控制平面的安全性。我認為，如果你重新設計，這是一個很好的機會，在控制平面中建立更多的安全機制，以提高魯棒性。顯然，幾十年來，互聯網在幾乎所有可以想象的方面都做得很好，但仍有一點需要改進，那就是控制平面的安全性?！?/p>

Kozlowski同意這一點，并指出量子密鑰分發已經存在，還有其他量子密碼原語，可以提供更好的認證和更安全的鏈路。

而計時的改進也可能帶來好處，包括創造更長的基線射電望遠鏡和其他巨型行星儀器。

最大的價值可能是分布式量子計算，但Kozlowski聽起來很謹慎：“目前還不是100%清楚如何進行計算。我們必須首先弄清楚，相對于一臺大型計算機，我們如何在1萬臺計算機上進行計算。”

但是Steve Brierley希望看到大型、實用的量子計算機，其高性能計算(HPC)遠遠超過目前令人印象深刻的成就。

Brierley說，由于今天的HPC系統，“我們不再‘發現’飛機，我們使用流體動力學來設計它們。我們有一個基本物理模型，我們使用HPC來求解那些方程。”

如果量子計算機達到工業規模，Brierley相信它們可以給其他領域帶來同樣的效果，例如醫學，我們還不能足夠快地求解方程。

他說：“我們仍在‘發現’新藥，我們已經破譯了人類DNA序列，但這只是一部分清單?！眲撛煲环N藥物意味著找到一種化學物質，由于其形狀和電特性，這種化學物質可以鎖定蛋白質上的特定位點。但是預測這些相互作用意味著求解運動中原子的方程。

他說：“蛋白質隨著時間移動，這為分子創造了更多的結合位置，量子力學告訴我們分子和蛋白質、原子和電子將如何隨時間移動。但是我們沒有計算機來解這些方程。正如理查德·費曼所說，除非我們建造一臺量子計算機，否則我們永遠也做不到。”

他說，一臺可以發明任何新藥物的量子計算機非常值得付出努力：“如果量子計算機唯一能做的事情是優化一些物流路線，或者解決一個我們已經知道答案的數論問題，我會感到失望?！?/p>

為了實現這一目標，我們真正需要的是一臺分布式量子計算機。為此，我們需要量子互聯網。

代爾夫特理工大學量子計算研究所QuTech有一個通往量子互聯網的路線圖。

1.基礎量子網絡

即使在交換量子信息之前，具有可信中繼器的經典網絡也可以進行量子密鑰分發。

2.量子網絡原型

當糾纏被用來有效地與另一個位置共享一個量子比特時，真正的量子網絡就開始了。量子中繼器使用不可克隆定理來進一步分配糾纏以覆蓋更遠的距離，并在任何位置共享一個量子比特。

3.高級量子網絡

量子存儲器到來，可以存儲量子信息一段時間。這將支持隱形傳態和盲量子計算，以及量子時鐘同步。存儲器壽命和錯誤率的提高使得簡單的分布式量子計算成為可能。每個端節點都有一臺完全成熟的量子計算機，完全分布式量子計算是可能的。

1.量子比特

經典數據用比特表示，比特可以是0或1，而量子數據用量子比特表示，量子比特是一種“疊加”。它們以1和0組合的形式存在。當你有多個量子比特時，所有可能的狀態同時存在。

2.糾纏

當兩個粒子糾纏在一起時，它們具有不獨立的量子態。當它們相距很遠時，對一個粒子的測量會立即影響到另一個粒子。愛因斯坦稱之為“幽靈般的超距作用”，量子互聯網開發者稱之為量子信息交流的好方法。

3.貝爾對

兩個高度糾纏的量子比特是一個“貝爾對”(以物理學家約翰·斯圖爾特·貝爾命名)，它可以有四個值。如果這兩個量子比特是分開的，那么這對量子比特的狀態可以通過任意一個終端節點中的操作來改變。

4.測量

疊加是強大的，但是產生了一個問題。在一個經典系統中，你可以隨時查看一點。在量子系統中，測量的行為破壞了疊加態——有效地結束了任何糾纏，并將量子比特變成了一個普通的比特，要么是1，要么是0。

5.不可克隆定理

雪上加霜的是，你也不能復制一個量子比特?！安豢煽寺《ɡ怼币幎悴荒軇撛煳粗孔討B的副本。因此，放大和傳輸信號的方式也必須有所不同。

6.隱形傳態

雖然你不能讀取或復制一個量子比特，但是你可以傳送一個未知的量子比特狀態——使用一個配糾纏對。源將它想要傳輸的量子比特與量子比特對的末端糾纏在一起。目的地也是這樣，糾纏對的一端被轉換成未知的量子比特狀態。因為初始量子比特狀態被破壞，量子比特被“傳輸”(未復制)。

這篇文章最早發表在DCD雜志第43期：

https://www.datacenterdynamics.com/en/analysis/why-do-we-need-a-quantum-internet/

總結

以上是生活随笔為你收集整理的我们为什么需要量子互联网(所谓的量子互联网)的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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