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>>>当Qubit=500时,这数就已超过整个宇宙原子的估算总数!


星期一, 三月 31, 2008

D-Wave公布28量子比特的量子计算LSI

加拿大D-Wave Systems于2007年11月9日公布了在一个芯片上集成有28个量子比特(qubit)的LSI。此次的LSI依据的是该公司称为绝热量子计算(Adiabatic Quantum Computing)的量子计算方法。详细信息将在2007年11月10~16日于美国内华达州雷诺-太浩(Reno-Tahoe)举行的高性能计算机国际会议“SC07”上公布,还将进行实际演示。

D-Wave于2007年3月公布了量子计算机用LSI的开发蓝图,将于2007年底开发集成有32个量子比特的LSI。

澳大利亚开发世界首个商业化的单光子源

据美国媒体报道,澳大利亚的量子通信维多利亚(QCV)的一项工程已经开发出了首个商业化的单光子源。这是通过钻石量子技术来实现的,这将使即将涌现的量子技术工业大为受益,包括量子计算、量子加密术和量子成像等。

此单光子源能在室温下按需求产生光粒子,是通过在光纤维尖端上生长的精微钻石晶体释放单光子来实现。目前,QCV 正在考虑寻找商业伙伴和投资者,准备对此单光子源在不同市场领域实现商业化开发。

QCV方面表示,其最初应用将会集成到现有的商业化的量子编码系统中,能大大地改善其性能,以确保通信百分之百地安全。此技术的进一步的应用将在其它量子通信领域、显微镜和光学传感器方面。

太空量子通信实现重大突破 绝密传输将成真

据《新科学家》杂志等媒体综合报道,一支意大利和奥地利科学家小组宣布,他们首次识别出从地球上空1500公里处的人造卫星上反弹回地球的单批光子,实现了太空绝密传输量子信息的重大突破。这一突破标明在太空和地球之间可以构建安全的量子通道来传输信息,用于全球通信。此研究成果发表在3月28日出版的《物理学新杂志》上。

由意大利帕多瓦大学的炮罗·维罗来斯和恺莎尔·巴伯利领导此研究小组,成功地利用意大利名为马泰拉(Matera)激光测距天文台的1.5米望远镜向地球上空1500公里处的日本阿吉沙(Ajisai)人造卫星发射出光子并让此卫星将这些光子反弹回到了原始出发地。这标志着无法偷听的量子编码通信可望通过人造卫星来实现。全球通信公司和银行将对此消息大受欢迎。

去年6月,一个由奥地利、英国、德国研究人员组成的小组在量子通信研究中通过创下了通信距离达144公里的最远纪录。而要达到更远的距离很难,因为大气容易干扰光子脆弱的量子状态。而巴伯利小组想出了解决办法,通过人造卫星来发送光子。由于大气随高度的增加而日趋稀薄,在卫星上旅行数千公里只相当于在地面上旅行8公里

为证实地面能观测到从轨道卫星上发送回来的光子,此研究小组从意大利马泰拉(Matera)激光测距天文台的望远镜向阿吉沙(Ajisai)人造卫星发射出一束普通的激光。阿吉沙(Ajisai)人造卫星由318面镜片组成,从精确的镜片上反弹回来的单批光子成功地回到了此天文台。

参与此项研究的奥地利维也纳的量子光学和量子信息研究所著名量子物理学家安顿·宰林格(Anton Zeilinger)认为太空至地球的量子通信是一项可行技术。宰林格正在打造一个人造卫星,用于产生纠缠光子,接收信息并对信息编码,之后再将编码的信息反射回来,以建立全球量子通信网络。

量子通信是利用了光子等粒子的量子纠缠原理。量子信息学告诉人们,在微观世界里,不论两个粒子间距离多远,一个粒子的变化都会影响另一个粒子的现象叫量子纠缠,这一现象被爱因斯坦称为“诡异的互动性”。科学家认为,这是一种“神奇的力量”,可成为具有超级计算能力的量子计算机和量子保密系统的基础。

量子通信是经典信息论和量子力学相结合的一门新兴交叉学科,与目前成熟的通信技术相比,量子通信具有巨大的优越性,具有保密性强、大容量、远距离传输等特点。量子通信不仅在军事、国防等领域具有重要的作用,而且会极大地促进国民经济的发展。自1993年美国IBM的研究人员提出量子通信理论以来,美国国家科学基金会、国防高级研究计划局都对此项目进行了深入的研究,欧盟在1999年集中国际力量致力于量子通信的研究,研究项目多达12个。日本邮政省把量子通信作为21世纪的战略项目。

量子计算机:技术突破还是信息安全的末日?

一名美国物理学家认为,随着量子计算机的发展,现在的计算机将来可能会被量子计算机取代,而现行的信用卡加密技术也面临着失效的危险。

长期以来,量子计算机被誉为下一代计算机,有了它,技术的进步将摆脱摩尔定律的约束。科学家设想了量子计算机的广泛应用前景,从更精确的计时,到寻找治愈现代疾病的良方,甚至可用于绘制人类的大脑功能图。

然而,量子计算机是一把双刃剑,计算能力的提升也可能被用于不良目的。如今的安全措施可能需要现在的计算机花费数千年才能破解,但是量子计算机破解它们只需要几个小时,所有的安全措施都将成为一纸空文。

现在的电子银行、安全通信和信用卡交易所采用的加密系统都依赖于一个密钥,只有交易的双方才知道这个密钥。

这个密钥被用于加密和解密信息,如果黑客企图破解这个密钥,他必须得到一个大数的质因子,即进行因数分解。

对于传统计算机而言,由于在设计上每一时刻只能执行一项任务,因而因数分解是一项困难而耗时的工作。但是对于量子计算机却并非如此,根据量子物理学原理,粒子可以同时处于两个状态,因此量子计算机能够并行的执行多个任务。

根据以量子计算机为核心的Shor算法,量子计算机能够解决因数分解问题和其他一些数学问题,这些问题构成了现代密码技术的基石。

中佛罗里达大学物理学助理教授Enrique del Barco说,“众所周知,量子算法在处理某些问题上比传统算法要快的多。”

“用最强大的传统计算机来分解一个大数需要数千年时间,这也就是现代的密码能够有效的原因。现代密码能够保护我们电子交易的安全,这些加密技术都是建立在大数分解基础上的。”

“然而,大数分解是量子计算机能够在几个小时之内解决的问题之一。这颠覆了现代密码技术的基础。”

令安全专家感到庆幸的是,量子计算机还需要许多年才能变为现实。当政府和公司无休止的提出量子计算机可能的应用时,关于量子计算的理论分歧还停留在实际的量子计算机究竟应该基于超导体、晶体管还是电子自旋。

即使如此,安全专家仍然对这项技术抱着警惕的态度。

VeriSign澳洲分公司方案架构师Robin Balean说,“我们每天都在使用加密技术,大多数人并不需要了解其中的细节。如果有一天所有的电子商务突然变得不安全了,后果确实是可怕的。”

他补充说,“尽管要到许多年后才会暴露出这样的问题。”

为了弥补Shor算法带来的安全漏洞,一种办法是使用现在不太常用的密钥算法,这些算法还没有相应的量子算法。Balean列举了Diffie-Lamport-Merkle签名系统、NTRU加密系统、McEliece加密系统和HFE签名系统为例。

但是这些加密系统都是在现代数学的基础上建立起来的,Balean预测未来的加密技术将会诞生在物理学家手中。

他说,“量子密码的实用将会远远早于量子计算机的实用,这是一个相当合理的假设。”他指出,现在已经出现了利用量子密钥交换进行加密的商用系统。

Balean说,“尽管量子计算机的到来将会把今天使用的许多加密算法送进坟墓,但是其他的一些算法和计算会取代这些算法的地位。”

“我相信我们能够放心的期待量子计算机时代的到来,而不需要害怕它们破坏我们现在的安全技术。”

中佛罗里达大学del Barco同意他的看法,认为量子计算会为它引起的任何安全问题提供解决方案。

Del Barco说,在量子计算时代,电子交易的安全性将会远远超过现在。

他解释说,“当一个量子比特的信息从一处被送往另一处时——正如我们用信用卡在线交易时的情形一样,如果有人想窃听量子比特的状态,量子比特会立即改变状态,发送方就会得知有人在窃听,系统将会自动取消这次操作,保证消费者的资金安全。”

“换句话说,信息的量子化传输是一个反窃听的操作,这将使我们的电子交易安全性大大超过现在的水平。”

Del Barco总结说,“量子计算机的出现不会对我们的交易安全造成严重的后果,恰恰相反,量子信息学和量子计算技术将会使秘密信息的传输无懈可击。”
 
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