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7月7日报道 英国《新科学家》周刊网站近日发表题为《量子互联网：各国竞相打造一个黑客无法攻破的网络世界》的文章，作者是斯蒂芬·巴特斯比。全文摘编如下：
我们中的很多人把自己的生活上载到互联网上。银行账户数据、工作电邮、社交媒体、约会档案、病历……这些都是至关重要的敏感信息。因此，互联网若有重大安全漏洞就会令人有点儿不安。别慌，我们的私人信息暂时是安全的。但过不了多久，在网上保护我们的加密算法就会瓦解。
因此，利用量子领域的力量构建一个更有安全保障的全新互联网势在必行。一旦建成后投入运行，该系统所能做的将远远不只是保护我们的数据。它会给我们带来闻所未闻的量子应用程序，或许我们还能在其基础上建造一台性能惊人的量子计算机。
构建量子互联网是一个涉及方方面面的巨大工程挑战，但基础已被奠定。光纤网络的规模在不断扩大。科学家们在悄悄谈论局域网。我们迟早都会驶上量子信息高速公路。
盲量子计算风险低
我们知道，在量子世界中，粒子的行为方式会显得非常奇怪。原子、电子或光子可以处于属性待定的状态。例如，其可以同时拥有两种不同的能量。这些量子态极其微妙，但如果能学会操纵它们，你就可以处理储存了量子信息单位（即量子比特）的粒子。
人类在这方面不断增强的能力已催生出令人印象深刻的新技术，比如超灵敏的引力和磁场探测器。物理学家现在能够同时控制数十个彼此相连的量子比特，进而造出量子计算机的雏形。一旦这些计算机变得足够大，它们就有望超越所有经典计算机——至少在进行某些类型的计算时是这样。量子计算机的用途很广，比如它们应该能够通过模拟化学过程来设计新药和先进材料，以及解决工程和物流中的棘手问题。其全部潜力还是未知数。
我们所知道的是，这些让人难以置信的机器意味着，我们需要一个量子互联网。确保互联网安全的许多加密方案依托的是经典计算机不可能破解的数学难题，比如分解大质数。但是，利用美国麻省理工学院数学家彼得·肖尔1994年设计的算法，一台足够大的量子计算机可以在瞬间做到这一点。从电邮到电网，凡是依靠网络通信实现的东西都将安全不保。英国布里斯托尔大学的西达尔特·乔希说：“许多关键基础设施仍然依赖此类算法。”
乔希等人想用量子比特来反击量子比特。如果你利用单个粒子的量子态进行通信，那么有人窃听就会被你发现，因为观察信号的行为会使微妙的量子态发生变化。这并不意味着要将互联网换掉，而是在其上添加一层量子通信链路，这样用户就可以通过共享密钥来使他们的在线交流保密。
这种名为量子密钥分发（QKD）的量子加密法在过去几十年里多次得到演示。QKD有多种方案，但最安全的一些方案均基于量子纠缠现象。先让两个量子比特处于一个共享的量子态，这样一来，无论两个粒子身处何地，当其中一个量子比特的特性被测量时，另一个的特性测量结果就会以可预测的方式发生变化。假设这两个量子比特是相互纠缠的两个光子，通过光缆发送其中一个就能交换安全密钥。
输送大量相互纠缠的量子比特的链路可以有更多的用途，比如以完全的量子形式发送信息。它们还可以让用户远程运行量子计算机上的程序，这样能保证安全，就连计算机的所有者都无法窥探。这被称为盲量子计算，它让任何人都能使用量子计算机，却没有敏感数据失窃的风险。
新兴网络正在出现
量子互联网的种子已经在荷兰代尔夫特的一个实验室播下。在那里，3颗小钻石相互“窃窃私语”，形成了一个规模很小但功能齐全的纠缠链路网络蓝本。每颗钻石的碳原子晶格里都有一个缺陷，里面有一个氮原子。这个位置上的一对电子会发出一个与它们相互纠缠的光子。每颗钻石还都有1量子比特的量子内存，这样就可以进行基本的量子信息处理。 共2页 [1] [2] 下一页 搜索更多: 量子信息 |
