技术极具挑战性：中科院研究团队离量子密码破译机又近一步
日期：
2022-02-10
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近日报道，中国科学家说，得益于量子存储技术领域近期取得的突破，他们可能离研制出量子密码破译计算机更近了一步。报道介绍，一台量子计算机可以在数小时内破解一条加密信息，但它需要数千万个量子比特（亚原子粒子携带的量子信息）进行计算。目前，性能最强大的量子计算机运行时的量子比特不足100个，这意味着它们只能完成一些没有多少实际价值的简单任务。不过，中国科学技术大学的一个研究小组公布了一种新型量子计算机的设计，这种计算机能够使用比此前少得多的量子比特破解密码。由周宗权副教授率领的研究小组近日在中国物理学会主办的同行评审期刊《物理学报》上发表了他们的研究报告。周宗权在接受电话采访时说，研究团队预计这台量子计算机还需要约1万个量子比特完成这项任务，但“从工程学的角度来看，这更容易实现”。报道还称，现有的量子计算机一旦完成任务就会忘记计算内容，而这种新型量子计算机具有存储功能。存储装置由晶体制成，能够存储一个小时左右的量子比特，还会在计算过程中更新量子信息。研究团队发表的论文称，具有存储功能的量子计算机在进行复杂的计算时，使用的量子比特比没有存储功能的计算机少得多。但量子存储技术极具挑战性——当计算机试图读取或写入信息时，它会触发记忆晶体中的原子，并产生大量背景噪音。周宗权和他的团队表示，为了解决这个问题，他们开发了一种突破性的内存控制技术，能够有效地将脆弱的量子比特与混乱原子区分开来。周宗权指出，量子存储技术最初是为量子通信而不是量子计算机研发的。例如，中国科学家最近通过光纤将量子比特输送了创纪录的800公里，但为了进一步增加距离，就需要使用量子存储技术，在不同位置之间传递信号。根据美国哈佛大学去年12月发表的一份报告，中国把量子技术作为重点研究领域，近年来在一些关键领域赶上甚至超过了美国。其他国家的科学家也在研究量子存储技术。周宗权团队在去年7月份公布了他们的实验性新技术后不久，法国巴黎理论物理研究所的研究人员也提出了一种具有类似结构的量子计算机。这个法国团队估计，在使用存储技术的情况下，一台量子计算机能够在6个月以内，利用约1.3万个量子比特破解一个主流加密代码。计算机技术先驱、物理学家约翰·冯·诺伊曼早在1945年就提出使用存储装置储存计算机程序。但当量子物理学家开始建造量子计算机时，他们选择了没有内存的更简单的计算机周宗权说：“兜兜转转一圈后，我们似乎又回到了起点。”但他表示，要研发一种能够破解加密信息的量子计算机还有很长的路要走。这个中国团队开发出了一种使用激光的实验性装置，但一台实用的密码破译计算机必须使用微波。周宗权说，团队还需要一套全新的控制技术和一种含有不同稀土元素的晶体。他还说：“我相信量子密码破译计算机将逐步研发出来。它不可能凭空冒出来，一夜之间改变世界。但也许我猜错了。”
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