全球首次：量子计算机在太空运行

量子计算机像娇气的花朵，需要精心控制的环境，而这些条件在太空里很难维持。维也纳大学的菲利普·沃尔特（Philip Walther）领导的一个物理学家团队，首次让一台量子处理器在太空运行。许多地球轨道上的卫星几乎把所有时间都花在收集原始数据上，但将数据传回地面受到下行带宽和卫星与接收站通信频率的限制。一个可能的解决方案，就是直接在卫星上处理原始数据。沃尔特和同事开发的处理器使用光子来携带量子信息。核心是一个光源，成对产生光子，并把它们送入刻在微小玻璃芯片上的可编程光路网络。要让处理器利用光子的量子行为，这些光子必须彼此不可区分。到达时间、偏振或波长等属性的微小差异，都会让它们被分辨出来，破坏计算所依赖的干涉。而这一切还要在一颗以每小时28000公里（17400英里）绕地球飞驰、暴露在未经过滤的太阳射线下的卫星上完成——并且得先挺过火箭发射的机械应力。火箭发射是运输精密光学器件的残酷方式：绑在一个巨大的重型加固材料管上，加速到轨道速度，穿过地球大气层。

研究人员把最脆弱的组件安装在坚固的钛基板上，并用环氧树脂加固了连接玻璃光子芯片的光纤。基本上，任何可能晃动且绝对不能晃动的东西，都被牢牢粘住。然后，他们让它经受了剧烈振动。发射前，原型机接受了模拟火箭乘坐体验的振动和冲击测试。在一个共振频率下，冲击响应要求达到约1500倍地球重力。它成功了。光学器件没有出现可测量的性能退化。2025年6月23日，这台计算机搭乘猎鹰9号（Falcon 9）被送入约510公里高度的低地球轨道——结果火箭发射反倒成了它最小的问题。几乎从一开始就出岔子了。仪器发射时带有六个硅单光子雪崩二极管（SPAD），用于探测从光子电路出来的光子——这是实验相当关键的部分。

但只有三个可用。其余光子探测器太敏感，太阳光制造出强烈且剧烈波动的背景信号，淹没了研究人员试图进行的精细测量。幸运的是，卫星并非整个轨道都处于阳光中。大约每92分钟，它会进入地球阴影，背景噪声大幅下降。这给了团队每个轨道约30分钟的窗口，进行最灵敏的测量。但地球阴影解决了阳光问题，却无法解决低地球轨道的辐射环境——范艾伦带内聚集的高能质子和电子。研究人员也预料到了这一点，把载荷包在一厘米厚的航天级屏蔽层里。从材料看，这项实验的“首次”意义不在于量子计算能力有多强，而在于验证了脆弱的光量子设备能否在发射、光照和辐射夹击下完成在轨运行。他们遇到的探测器失灵和阳光噪声，恰好说明太空量子计算的门槛不只在物理原理，更在工程细节。后续能否把这种在轨处理变成卫星的常规能力，还得看更多轨道和更长时间的运行数据。