量子计算机首次在太空开机运行

量子计算机向来是实验室里的娇贵花朵——一点温度波动、一丝振动或电磁干扰，都可能让量子态瞬间崩塌。现在，有一台在太空里连续跑了八个月。维也纳大学菲利普·瓦尔特（Philip Walther）团队在预印本平台 arXiv 发布论文，报告一台光量子处理器在近地轨道上的运行结果，被视为量子计算机首次在太空中实际投入运行。

这台处理器走的是光子路线：光子对光源、一块六模集成玻璃电路芯片、单光子探测器和控制电子设备，整机体积约 3 升、功耗约 10 瓦，差不多是一个鞋盒。选光子理由很实际：光子速度快、几乎不与环境作用，而且不需要超导方案那套接近绝对零度的庞大制冷设备。项目合作伙伴包括德国航空航天中心（DLR）、意大利国家研究委员会米兰分部、奥地利科学院和维也纳初创公司 Qubo Technology。它于 2025 年 6 月 23 日搭乘猎鹰 9 号从范登堡升空，进入 500 多公里高的近地轨道。

为什么非要把量子计算机送上天？答案藏在卫星的老毛病里：对地观测卫星每天产生海量原始数据，而星地下行带宽有限，数据排队回传严重拖慢节奏。长期思路是让卫星在轨道上先把数据「就地加工」，只把结果传回地面——瓦尔特团队希望量子处理器未来能承担这份工作。处理器还接上了 DLR 提供的星载相机，用于探索对地观测应用。

真正的考验在入轨之后。六个单光子探测器被未经大气过滤的强烈阳光「晃瞎」了一半，只剩三个可用；研究人员只能把测量安排在卫星进入地球阴影的时段——每圈 92 分钟的轨道周期里，这样的「黑夜窗口」只有约 30 分钟。辐射环境又开始慢慢侵蚀幸存的探测器，入轨 52 天后暗计数明显上升，团队靠调整电压挽回部分信号。更麻烦的是激光器：内部胶黏剂在真空中放气，析出的碳污染让输出功率从约 20 毫瓦一路跌到 4 毫瓦，而上天前已来不及更换。

即便如此，任务还是完成了核心目标：在轨八个月里，系统成功产生、操控并探测了光子对，并观测到双光子干涉（HOM 干涉）——这是量子计算真正在工作的标志。值得一提的是，发射前的原型曾接受高达 1500 倍重力加速度的冲击测试，光学器件未出现可测退化。当然，论文尚未经同行评审，离「卫星直接用量子处理器算数据」也还有距离——团队自己写明，下一步是把传感器与处理器闭环，把对地观测数据直接编进芯片上执行的程序。人类第一次让量子计算机在太空开了机，剩下的是把这台「鞋盒」练成能干活的太空员工。

编译自 Phys.org，原标题："Quantum computer boldly goes where no quantum computer has gone before: Space"