100年以来，颠覆世界最重要的创新——从激光到半导体，都起源于量子力学。贝尔实验室的突破性发明之一晶体管，本质上也是一种量子技术。如今，贝尔实验室正在迎来量子技术新的里程碑。
要实现量子计算的下一次飞跃，需要稳定的量子比特。
贝尔实验室正在研究一种极其稳定的新型量子比特——拓扑量子比特（topological qubit）。相比传统量子比特，它更具抗外部干扰性，能够维持稳定状态数小时甚至数天或数周。拓扑量子计算方法有望带来革命性突破，显著减少未来量子计算机的体积和成本，同时降低其维护所需的资源。
多年来，贝尔实验室始终致力于拓扑量子计算的基础研究。凭借数十年对凝聚态物理的深入探索，包括分数量子霍尔效应（fractional quantum Hall effect）这一曾获诺贝尔奖的发现，为研究奠定了坚实基础。如今，贝尔实验室即将迎来拓扑量子比特的重大突破，预计将在2025年达成多个关键里程碑。
目前，诺基亚是全球仅有的两家致力于拓扑量子比特研究的公司之一，并且已经在验证这项技术的可行性方面取得了重要进展。要实现可行的拓扑量子比特，贝尔实验室需要达成三个关键里程碑：
已由贝尔实验室首席研究员Robert Willett于2023年成功实现。在这一阶段，贝尔实验室成功证明了其可以维持拓扑量子态，并在该量子态中操控单个电荷。
实现量子NOT门（quantum NOT gate）。贝尔实验室预计将在2025年上半年达成这一目标。NOT门是计算的最基本运算之一，其作用是将比特从0翻转为1。如果拓扑量子比特能够执行这一操作的量子等效版本，那么它将满足定义量子计算机的最基本标准。
贝尔实验室将证明其可以通过不同方式操控电荷，以执行其他量子计算操作。Robert Willett和团队的目标是在2025年下半年达成这一突破。
在完成三个里程碑后，贝尔实验室计划展示一个可运行的拓扑量子比特，并预计在2026年正式宣布这一成果。
这一突破将成为贝尔实验室量子研究领域的关键转折点，将带领我们从理解和控制单个拓扑量子比特的阶段，迈向实际构建可扩展的量子计算设备。这些设备的量子比特数量可以从10个扩展到10万甚至更多，从而推动贝尔实验室迈向拓扑量子计算机，并真正解决超复杂问题。
正如晶体管——另一个由贝尔实验室发明的划时代技术——推动计算机从模拟时代迈入数字时代，拓扑量子比特或许将成为引领计算机从数字时代迈向量子时代的关键突破。
量子计算有望带来非凡的变革。它将能够在分子层面构建极其复杂的数字孪生体，并在全球范围内开发优化解决方案，从而重塑制药、物流等各行各业。
然而，计算仅仅是量子难题的一部分。迈入量子2.0时代，诺基亚将从四个不同的研究领域全方位推进量子技术的发展：
通过利用单个粒子的量子态，执行传统计算机无法比拟的复杂计算。我们研究以拓扑和光子的方式实现量子计算，并开发新的量子算法。
研究网络如何传输量子信息，从而为量子互联网铺平道路，并利用量子力学来解锁通信的新可能。
量子技术将带来许多好处，但它们也将不可避免地产生量子安全威胁。诺基亚安全专家正在开发新一代加密和通信系统，以防御未来的量子攻击。
研究量子光子传感器和量子磁场传感器，在光学和无线通信、定位服务和医学等领域发展潜在应用。
量子技术构成了一个庞大而复杂的生态系统，诺基亚已做好充分准备，致力于帮助运营商、企业和公共事务部门丝滑迈入量子2.0时代。
来源：诺基亚贝尔 |
