量子计算机首次在太空运行：其用途及可解决的问题

量子计算是一个涵盖不同学科的领域，尽管它仍处于开发阶段，但它已经实现了一个里程碑，可能有助于解决影响全世界的卫星问题。

一支由维也纳大学 (University of Vienna) 的 Philip Walther 领导的物理学家团队创建了一个量子光子处理器，该处理器利用单个光粒子通过紧凑的光学硬件执行复杂的运算。

什么是量子计算，它的目标是什么？

量子计算是计算机科学的一个领域，它利用量子力学原理来处理信息并解决某些对于传统计算机来说过于复杂的问题。

其主要目标是以比经典计算更有效的方式处理某些复杂的计算，特别是与以下方面相关的计算：

• 物理系统的模拟。
• 大范围可能性空间的分析。
• 模式识别。

在其可能的应用中包括化学和药物开发、材料科学、生物学和金融。

太空中的量子计算机：它是如何工作的，用途是什么？

根据发表的研究报告，这一里程碑在于首次在太空成功运行了可编程光子量子处理器，该处理器安装在低地球轨道的一颗纳米卫星上。

该设备于 2025年6月23日 由 SpaceX Falcon 9 火箭发射，并在轨道运行的头几个月进行了测试。它与其他量子机器的不同之处在于使用光子来处理信息。

该实验成功地直接在轨道上产生、操纵和探测了量子光，并观察到了被称为双光子干涉的现象，这表明即使在极端的太空条件下，量子态也可以作为一种处理资源。

量子计算的突破：为什么这一进展很重要，它能解决什么问题？

当前卫星面临的问题之一是它们产生的信息量。通常，原始数据必须发送到地面站进行分析，但传输能力有限，并且由于可用带宽的原因可能会产生瓶颈。

在卫星内部整合量子处理的可能性旨在改变这一逻辑。该设备无需传输所有信息，而是可以事先对其进行分析，选择相关数据，或在发送到地球之前执行某些计算。

量子计算带来的挑战：专家们怎么说？

实验还强调了这项技术面临的障碍。量子系统对它们所暴露的外部条件非常敏感，而太空是一个特别恶劣的环境。

根据该研究，发射后，最初安装的六个光子探测器中有三个停止了工作。尽管遇到了这一挫折，预定的测试还是完成了。

除了这些技术挑战之外，还存在全球网络安全问题。达到足够发展水平的量子计算机可能会危及目前保护网页、银行操作、密码和数字通信的一些算法。

出于这个原因，后量子密码学正在开发中，旨在设计能够抵御利用量子计算机进行的可能攻击的算法。