研究人员宣布创建了首个专为量子网络设计的操作系统：QNodeOS。这项研究标志着将量子网络从理论概念转变为实用技术的重要一步，有可能彻底改变互联网的未来。
量子互联网联盟（QIA）的研究人员来自代尔夫特理工大学、QuTech、因斯布鲁克大学、INRIA和法国国家科学研究中心（CNRS），最近宣布创建了首个专为量子网络设计的操作系统：QNodeOS。这项研究发表在《自然》杂志上，标志着将量子网络从理论概念转变为实用技术的重要一步，有可能彻底改变互联网的未来。
“我们研究的目标是将量子网络技术带给所有人。通过QNodeOS，我们迈出了重要的一步。我们首次使在量子网络上轻松编程和执行应用成为可能，” 研究负责人、代尔夫特理工大学量子计算机科学教授斯特凡妮·韦纳教授说。“我们的工作还建立了一个框架，开启了量子计算机科学研究的新领域。”
**降低开发者的门槛**
轻松编程经典计算硬件（如笔记本电脑或手机）的能力对我们的世界产生了变革性的影响，并促进了各种应用的创造。“这个系统就像你家里的计算机软件：你不需要知道硬件是如何工作的，就可以使用它。”QuTech的博士生玛丽亚·格拉齐亚·尤利亚诺说。
通过实质上消除网络硬件和软件之间的障碍，该操作系统将使开发者能够轻松创建应用，并覆盖广泛的硬件解决方案，为带来量子网络技术到社会的发展铺平道路。
**完全可编程的操作系统**
被称为QNodeOS的量子网络操作系统是完全可编程的，这意味着应用程序可以在高层次上运行，类似于经典操作系统（如Windows或Android）。与以前需要针对每个实验设置进行特定编码的系统不同，QNodeOS使得在网络上轻松操作量子处理器成为可能，无论所使用的硬件平台是什么。“这样一种架构是前所未有的，允许开发者专注于应用逻辑，而不是硬件细节，” QuTech的博士生巴特·范德·韦赫特解释道。“这使得我们更容易提出新型应用，其中一些我们今天可能甚至无法想象。”
**兼容多种硬件类型**
量子网络应用程序与在量子计算机上运行的应用程序不同，带来了独特的挑战，研究人员必须克服这些挑战。与运行单个程序的量子计算机不同，量子网络应用需要在不同的网络节点上独立执行不同的程序，就像手机上的客户端应用和云中的服务器。这些程序必须通过消息和量子纠缠协调，相互之间通过这种特殊类型的量子连接来发挥量子网络的威力。QNodeOS解决了这一不同量子执行范式带来的独特挑战。
研究人员证明QNodeOS可以与多种类型的量子硬件一起工作，通过将其连接到两种截然不同的量子处理器。“我们的离子阱处理器在根本上与基于钻石中的色心的处理器工作方式不同，但我们已经证明QNodeOS可以与两者一起工作，” 奥地利因斯布鲁克大学教授特雷西·诺思普说。
**量子网络的未来**
QNodeOS的创建将物理学、计算机科学和工程学的专家团结在一起，在QIA的任务中迈出了重要的一步，以建立一个可扩展且实用的量子网络，能够支持现实世界的应用。在这一过程中，该操作系统将为持续的研究和实验提供关键框架。
作为下一步，QIA正在努力为全世界提供技术的软件和硬件组件。其中一种方法是在量子网络探索器上使用QNodeOS，这是QuTech的量子互联网演示器。这将使更广泛的受众能够进行实验、创新和创建量子网络软件，加速该领域的发展。
