第二二0章量子之路
李力說：“咱們談論了一些宇宙的話題，但是按照目前的科學技術的發展，我看到了科學家對於光量子通訊，有了很大的進展呀！”
藍洋說：“當然科學家一直希望用光子代替電子實現更快捷安全的光通訊，現在，科學家們成功證明，他們能更快速地（在幾納秒內）控製與目前光通訊網絡中所用光波波長一樣的光子的路徑和偏振，新光子電路可整合進現有的光通訊網絡中，從而顯著改進網絡的性能.最新研究朝實現光量子通訊邁進了一步。”
李力說：“是的，英國布裏斯托大學、赫瑞瓦特大學、荷蘭卡弗裏納米科學研究所的科學家們將這項快速控製單光子的路徑和偏振的研究發表在最新一期《物理評論學快報》雜誌上。”
藍洋說：“他們在對一個由電路組成的量子光學設備進行研究時發現，單個光子會移動穿過這些電路，這些電路也能被重新配置從而改變光子的路徑和偏振方向。”
李力說：“但這種量子光學電路無法快速操縱單光子和多光子的狀態。為了解決這一問題，他們使用了已被證明能在現有通訊調製器中進行快速操縱的铌酸鋰波導，並證明對電極附近的波導施加電壓能快速操控由波長為1550納米的一個或兩個光子組成的光的量子（包括路徑和偏振）狀態，該波長正是現有通訊網絡中采用的波長。”
藍洋說：“領導該研究的布裏斯托大學的達米恩?博諾表示：‘在這個實驗中，我們演示了兩種電路配置，每種電路配置都會導致不同的量子狀態，一次配置僅需幾納秒，而在以前的實驗中，每幾秒才能對電路進行一次重新配置。現在的通訊網每天都在使用由同樣技術製成的開關來傳遞由光脈衝編碼的信息字節，從原理上來講，這樣的開關也能用於單光子層麵。’你看，這種進展不小呀！”
李力說：“博諾說過，迄今為止，在芯片上操縱光的量子狀態一直依靠加熱器，其能作為慢速移相器來使用。最新研究表明，铌酸鋰波導能采用一種與以前迥然不同的方法來更快速地操控光的量子狀態。現在，我們不僅能打開和關閉光包以便按規定路線發送傳統信息，也能夠快速處理和操縱光的量子狀態。”
他們兩位在討論；科學家們指出，能在單個平台上快速控製單光子的偏振和路徑對基礎量子科學和量子技術來說都至關重要。博諾表示，製造這些設備的铌酸鋰材料也能隨機產生光子，另外，具有超導性的單光子探測器也能被整合在這樣的芯片上。一個結合了能隨機產生光子的光源、電路以及探測器的技術平台可用於以下幾方麵：通過對幾個光子來源進行多路傳輸從而獲得可靠的單光子源、長距離量子通訊需要使用的量子繼電器、量子密碼學中用到的量子密鑰分配等。
以前有些老式收音機使用電子管，每次工作前都要預熱。隨著半導體管的應用，預熱時間就被節省下來了。如今，光量子調製設備領域也出現了類似的進步——以前用加熱器，幾秒鍾才能重新配置電路，現在幾納秒就可以切換到另一個電路。使用铌酸鋰材料作波導設備，在調製解調器時代是很平常的技術手段。但誰能想到，平平無奇的光電轉化設備稍加變化，可以幫助最前沿的光量子通信研究取得突破？現在隨著光源、電路和探測器整合到一起，量子通信研究者的工作量可以減輕不少了。
之後李力說：“後來中科院、清華大**合發現“量子反常霍爾效應”很有意思。”
藍洋說：“，那當然，‘量子反常霍爾效應’是多年來該領域的一個非常困難的重大挑戰，它與已知的量子霍爾效應具有完全不同的物理本質，是一種全新的量子效應；同時它的實現也更加困難，需要精準的材料設計、製備與調控，是能實現這一特殊量子效應的材料體係和具體物理途徑。”
李力說：“那就說明中國在精密製造、材料製備、精密測量等方麵的技術達到了世界頂尖水平。今後中國將有能力在更多的科技前沿項目上取得進步。”
藍洋說：“那就能夠使許多傳感器利用霍爾效應來工作，讓霍爾效應在無強磁場的情況下也能發揮作用。這有望大大降低芯片發熱量，進一步縮小芯片的體積，增強芯片性能。”
李力說：“這是製造量子計算機的基礎，量子計算機的計算速度，儲存能力等都將比現有計算機有巨大的提高。”
藍洋說：“目前我們飛船上的量子計算機的運算能力到底有多強大？”
李力說：“在1994年，人們采用1600台工作站實施經典的運算花了8個月將數長為129位的大數成功地分解成兩個素數相乘。若采用一台量子計算機則1秒鍾就可以破解。隨著數長度的增大，電子計算機所需花的時間將指數上升，例如數長為1000位，分解它所需時間比宇宙年齡還長，而量子計算機所花時間是以多項式增長，仍然可以很快破解。”
藍洋說：“所以，量子計算機將掀起一場劃時代的科學革命，推進人類文明將發展到嶄新的時代。”
藍洋說：“那麽，目前的量子芯片升級研發的進展又如何？”
李力說：“有幾個國家在集中力量在突破半導體量子芯片的科學研究工作，我們中國也曾將態量子芯片研究被列為國家重大科學研究計劃重大科學目標導向項目（又稱“超級973”）給予重點支持。”
藍洋說：“但是計算機高速運算有另外一個秘密。”
李力說：“這個我看過了，就是量子計算，量子計算之所以能快速高效地並行運算，除了因為量子態疊加性之外，還因為量子相幹性。量子相幹性是指量子之間的特殊聯係，利用它可從一個或多個量子狀態推出其它量子態。
藍洋說：“多麽神秘的量子世界啊！”
李力說：“量子不是一種粒子，而是一種觀念或一種概念。量子一詞來自拉丁語quantum，意為“多少”，代表“相當數量的某事”。在物理學中，指的是微觀世界的一種傾向：物質或者說粒子的能量和其他一些性質都傾向於不連續地變化。這其中還包含深刻的量子態疊加原理。”
藍洋說：“我國的量子糾纏技術已經有了很高的成就了，我是參與傳送到月球的第一人啊！”
李力說：“那麽，量子信息；量子密碼；量子通訊技術長進不小！”
藍洋說：“咱們飛船上使用的不就是量子密碼保密通信技術嗎？而且量子糾纏態、糾錯、存儲等核心領域的係列有著前沿性突破。現在已經實現多重光子糾纏；拓撲量子糾錯；最終實現了星地量子通信的全球化量子網絡。”
李力說：“終於實現了單量子操作和單量子測量及納米量級量子統計測量技術！”
也將在化學、材料、生物醫學等方向得到應用。
藍洋說：“再說，在2013年我國科學家研製出了世界上第一台單像素三維照相機。用這台相機拍照，可輕而易舉地獲取空間飛行器的全息圖像。在世界上第一個做出了能在自然條件下應用的量子照相機。
李力說：“那是利用光和電磁波的無規漲落性質的成像――量子成像。把自然界想象成一個由無數光子組成的量子場。這個場裏的光子會不停漲落，每一個的狀態都能計算出來。因此，要得到圖像，不再需要依靠光線進入成像鏡頭，而隻需要依靠反射光波能量的探測和計算，仿佛幽靈般可以靠意念洞察一切。那麽，實際應用呢？”
藍洋說：“醫院就可以直接用普通光照出x光不易看出的人體軟組織的損傷、病變；雷達偵察時，就能輕而易舉地分辨出闖入偵察區域的小亮點是一隻鳥還是一架飛機。成鬼成像設備。”
李力說：“因此，我們國家的量子計算機10秒匹敵超級計算機幾百年啊！”
藍洋說：“這時目前的成就啊！”
這就是飛速發展的量子之路，這種道路上，我們用科學的眼光看到了平行宇宙，洞悉了諸多領域的秘密，揭開和解開了很多科學的玄密，使得經曆了地球科學前沿學科的這兩位彩虹雙士看來，也有諸多震驚和地方。
他們通過認知地球能源與文明；宇宙內部架構的真相以及地球文明中神奇的量子之路，使得地球人類將科學發展。
可是彩虹鬥士在捍衛使命、守衛星河中，深刻地認識了地球人類對於科學探索和研究的不倦突破，使得地球文明更進一步地靠近了銀河文明的步伐，尤其在地球升維和運轉進入銀河係的關鍵位置，這個26000年一次的機會，彩虹戰士堅守使命，絕不能讓任何邪惡勢力和負麵團體從中阻礙和破壞。
於是，李力和藍洋又一次研究關於對付斯賓塞和灰人的戰略決策當中了------
李力說：“咱們談論了一些宇宙的話題，但是按照目前的科學技術的發展，我看到了科學家對於光量子通訊，有了很大的進展呀！”
藍洋說：“當然科學家一直希望用光子代替電子實現更快捷安全的光通訊，現在，科學家們成功證明，他們能更快速地（在幾納秒內）控製與目前光通訊網絡中所用光波波長一樣的光子的路徑和偏振，新光子電路可整合進現有的光通訊網絡中，從而顯著改進網絡的性能.最新研究朝實現光量子通訊邁進了一步。”
李力說：“是的，英國布裏斯托大學、赫瑞瓦特大學、荷蘭卡弗裏納米科學研究所的科學家們將這項快速控製單光子的路徑和偏振的研究發表在最新一期《物理評論學快報》雜誌上。”
藍洋說：“他們在對一個由電路組成的量子光學設備進行研究時發現，單個光子會移動穿過這些電路，這些電路也能被重新配置從而改變光子的路徑和偏振方向。”
李力說：“但這種量子光學電路無法快速操縱單光子和多光子的狀態。為了解決這一問題，他們使用了已被證明能在現有通訊調製器中進行快速操縱的铌酸鋰波導，並證明對電極附近的波導施加電壓能快速操控由波長為1550納米的一個或兩個光子組成的光的量子（包括路徑和偏振）狀態，該波長正是現有通訊網絡中采用的波長。”
藍洋說：“領導該研究的布裏斯托大學的達米恩?博諾表示：‘在這個實驗中，我們演示了兩種電路配置，每種電路配置都會導致不同的量子狀態，一次配置僅需幾納秒，而在以前的實驗中，每幾秒才能對電路進行一次重新配置。現在的通訊網每天都在使用由同樣技術製成的開關來傳遞由光脈衝編碼的信息字節，從原理上來講，這樣的開關也能用於單光子層麵。’你看，這種進展不小呀！”
李力說：“博諾說過，迄今為止，在芯片上操縱光的量子狀態一直依靠加熱器，其能作為慢速移相器來使用。最新研究表明，铌酸鋰波導能采用一種與以前迥然不同的方法來更快速地操控光的量子狀態。現在，我們不僅能打開和關閉光包以便按規定路線發送傳統信息，也能夠快速處理和操縱光的量子狀態。”
他們兩位在討論；科學家們指出，能在單個平台上快速控製單光子的偏振和路徑對基礎量子科學和量子技術來說都至關重要。博諾表示，製造這些設備的铌酸鋰材料也能隨機產生光子，另外，具有超導性的單光子探測器也能被整合在這樣的芯片上。一個結合了能隨機產生光子的光源、電路以及探測器的技術平台可用於以下幾方麵：通過對幾個光子來源進行多路傳輸從而獲得可靠的單光子源、長距離量子通訊需要使用的量子繼電器、量子密碼學中用到的量子密鑰分配等。
以前有些老式收音機使用電子管，每次工作前都要預熱。隨著半導體管的應用，預熱時間就被節省下來了。如今，光量子調製設備領域也出現了類似的進步——以前用加熱器，幾秒鍾才能重新配置電路，現在幾納秒就可以切換到另一個電路。使用铌酸鋰材料作波導設備，在調製解調器時代是很平常的技術手段。但誰能想到，平平無奇的光電轉化設備稍加變化，可以幫助最前沿的光量子通信研究取得突破？現在隨著光源、電路和探測器整合到一起，量子通信研究者的工作量可以減輕不少了。
之後李力說：“後來中科院、清華大**合發現“量子反常霍爾效應”很有意思。”
藍洋說：“，那當然，‘量子反常霍爾效應’是多年來該領域的一個非常困難的重大挑戰，它與已知的量子霍爾效應具有完全不同的物理本質，是一種全新的量子效應；同時它的實現也更加困難，需要精準的材料設計、製備與調控，是能實現這一特殊量子效應的材料體係和具體物理途徑。”
李力說：“那就說明中國在精密製造、材料製備、精密測量等方麵的技術達到了世界頂尖水平。今後中國將有能力在更多的科技前沿項目上取得進步。”
藍洋說：“那就能夠使許多傳感器利用霍爾效應來工作，讓霍爾效應在無強磁場的情況下也能發揮作用。這有望大大降低芯片發熱量，進一步縮小芯片的體積，增強芯片性能。”
李力說：“這是製造量子計算機的基礎，量子計算機的計算速度，儲存能力等都將比現有計算機有巨大的提高。”
藍洋說：“目前我們飛船上的量子計算機的運算能力到底有多強大？”
李力說：“在1994年，人們采用1600台工作站實施經典的運算花了8個月將數長為129位的大數成功地分解成兩個素數相乘。若采用一台量子計算機則1秒鍾就可以破解。隨著數長度的增大，電子計算機所需花的時間將指數上升，例如數長為1000位，分解它所需時間比宇宙年齡還長，而量子計算機所花時間是以多項式增長，仍然可以很快破解。”
藍洋說：“所以，量子計算機將掀起一場劃時代的科學革命，推進人類文明將發展到嶄新的時代。”
藍洋說：“那麽，目前的量子芯片升級研發的進展又如何？”
李力說：“有幾個國家在集中力量在突破半導體量子芯片的科學研究工作，我們中國也曾將態量子芯片研究被列為國家重大科學研究計劃重大科學目標導向項目（又稱“超級973”）給予重點支持。”
藍洋說：“但是計算機高速運算有另外一個秘密。”
李力說：“這個我看過了，就是量子計算，量子計算之所以能快速高效地並行運算，除了因為量子態疊加性之外，還因為量子相幹性。量子相幹性是指量子之間的特殊聯係，利用它可從一個或多個量子狀態推出其它量子態。
藍洋說：“多麽神秘的量子世界啊！”
李力說：“量子不是一種粒子，而是一種觀念或一種概念。量子一詞來自拉丁語quantum，意為“多少”，代表“相當數量的某事”。在物理學中，指的是微觀世界的一種傾向：物質或者說粒子的能量和其他一些性質都傾向於不連續地變化。這其中還包含深刻的量子態疊加原理。”
藍洋說：“我國的量子糾纏技術已經有了很高的成就了，我是參與傳送到月球的第一人啊！”
李力說：“那麽，量子信息；量子密碼；量子通訊技術長進不小！”
藍洋說：“咱們飛船上使用的不就是量子密碼保密通信技術嗎？而且量子糾纏態、糾錯、存儲等核心領域的係列有著前沿性突破。現在已經實現多重光子糾纏；拓撲量子糾錯；最終實現了星地量子通信的全球化量子網絡。”
李力說：“終於實現了單量子操作和單量子測量及納米量級量子統計測量技術！”
也將在化學、材料、生物醫學等方向得到應用。
藍洋說：“再說，在2013年我國科學家研製出了世界上第一台單像素三維照相機。用這台相機拍照，可輕而易舉地獲取空間飛行器的全息圖像。在世界上第一個做出了能在自然條件下應用的量子照相機。
李力說：“那是利用光和電磁波的無規漲落性質的成像――量子成像。把自然界想象成一個由無數光子組成的量子場。這個場裏的光子會不停漲落，每一個的狀態都能計算出來。因此，要得到圖像，不再需要依靠光線進入成像鏡頭，而隻需要依靠反射光波能量的探測和計算，仿佛幽靈般可以靠意念洞察一切。那麽，實際應用呢？”
藍洋說：“醫院就可以直接用普通光照出x光不易看出的人體軟組織的損傷、病變；雷達偵察時，就能輕而易舉地分辨出闖入偵察區域的小亮點是一隻鳥還是一架飛機。成鬼成像設備。”
李力說：“因此，我們國家的量子計算機10秒匹敵超級計算機幾百年啊！”
藍洋說：“這時目前的成就啊！”
這就是飛速發展的量子之路，這種道路上，我們用科學的眼光看到了平行宇宙，洞悉了諸多領域的秘密，揭開和解開了很多科學的玄密，使得經曆了地球科學前沿學科的這兩位彩虹雙士看來，也有諸多震驚和地方。
他們通過認知地球能源與文明；宇宙內部架構的真相以及地球文明中神奇的量子之路，使得地球人類將科學發展。
可是彩虹鬥士在捍衛使命、守衛星河中，深刻地認識了地球人類對於科學探索和研究的不倦突破，使得地球文明更進一步地靠近了銀河文明的步伐，尤其在地球升維和運轉進入銀河係的關鍵位置，這個26000年一次的機會，彩虹戰士堅守使命，絕不能讓任何邪惡勢力和負麵團體從中阻礙和破壞。
於是，李力和藍洋又一次研究關於對付斯賓塞和灰人的戰略決策當中了------