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7月7日報道 英國《新科學家》周刊網(wǎng)站近日發(fā)表題為《量子互聯(lián)網(wǎng)：各國競相打造一個黑客無法攻破的網(wǎng)絡世界》的文章，作者是斯蒂芬·巴特斯比。全文摘編如下：
我們中的很多人把自己的生活上載到互聯(lián)網(wǎng)上。銀行賬戶數(shù)據(jù)、工作電郵、社交媒體、約會檔案、病歷……這些都是至關重要的敏感信息。因此，互聯(lián)網(wǎng)若有重大安全漏洞就會令人有點兒不安。別慌，我們的私人信息暫時是安全的。但過不了多久，在網(wǎng)上保護我們的加密算法就會瓦解。
因此，利用量子領域的力量構建一個更有安全保障的全新互聯(lián)網(wǎng)勢在必行。一旦建成后投入運行，該系統(tǒng)所能做的將遠遠不只是保護我們的數(shù)據(jù)。它會給我們帶來聞所未聞的量子應用程序，或許我們還能在其基礎上建造一臺性能驚人的量子計算機。
構建量子互聯(lián)網(wǎng)是一個涉及方方面面的巨大工程挑戰(zhàn)，但基礎已被奠定。光纖網(wǎng)絡的規(guī)模在不斷擴大�？茖W家們在悄悄談論局域網(wǎng)。我們遲早都會駛上量子信息高速公路。
盲量子計算風險低
我們知道，在量子世界中，粒子的行為方式會顯得非常奇怪。原子、電子或光子可以處于屬性待定的狀態(tài)。例如，其可以同時擁有兩種不同的能量。這些量子態(tài)極其微妙，但如果能學會操縱它們，你就可以處理儲存了量子信息單位（即量子比特）的粒子。
人類在這方面不斷增強的能力已催生出令人印象深刻的新技術，比如超靈敏的引力和磁場探測器。物理學家現(xiàn)在能夠同時控制數(shù)十個彼此相連的量子比特，進而造出量子計算機的雛形。一旦這些計算機變得足夠大，它們就有望超越所有經(jīng)典計算機——至少在進行某些類型的計算時是這樣。量子計算機的用途很廣，比如它們應該能夠通過模擬化學過程來設計新藥和先進材料，以及解決工程和物流中的棘手問題。其全部潛力還是未知數(shù)。
我們所知道的是，這些讓人難以置信的機器意味著，我們需要一個量子互聯(lián)網(wǎng)。確�；ヂ�(lián)網(wǎng)安全的許多加密方案依托的是經(jīng)典計算機不可能破解的數(shù)學難題，比如分解大質(zhì)數(shù)。但是，利用美國麻省理工學院數(shù)學家彼得·肖爾1994年設計的算法，一臺足夠大的量子計算機可以在瞬間做到這一點。從電郵到電網(wǎng)，凡是依靠網(wǎng)絡通信實現(xiàn)的東西都將安全不保。英國布里斯托爾大學的西達爾特·喬希說：“許多關鍵基礎設施仍然依賴此類算法。”
喬希等人想用量子比特來反擊量子比特。如果你利用單個粒子的量子態(tài)進行通信，那么有人竊聽就會被你發(fā)現(xiàn)，因為觀察信號的行為會使微妙的量子態(tài)發(fā)生變化。這并不意味著要將互聯(lián)網(wǎng)換掉，而是在其上添加一層量子通信鏈路，這樣用戶就可以通過共享密鑰來使他們的在線交流保密。
這種名為量子密鑰分發(fā)（QKD）的量子加密法在過去幾十年里多次得到演示。QKD有多種方案，但最安全的一些方案均基于量子糾纏現(xiàn)象。先讓兩個量子比特處于一個共享的量子態(tài)，這樣一來，無論兩個粒子身處何地，當其中一個量子比特的特性被測量時，另一個的特性測量結果就會以可預測的方式發(fā)生變化。假設這兩個量子比特是相互糾纏的兩個光子，通過光纜發(fā)送其中一個就能交換安全密鑰。
輸送大量相互糾纏的量子比特的鏈路可以有更多的用途，比如以完全的量子形式發(fā)送信息。它們還可以讓用戶遠程運行量子計算機上的程序，這樣能保證安全，就連計算機的所有者都無法窺探。這被稱為盲量子計算，它讓任何人都能使用量子計算機，卻沒有敏感數(shù)據(jù)失竊的風險。
新興網(wǎng)絡正在出現(xiàn)
量子互聯(lián)網(wǎng)的種子已經(jīng)在荷蘭代爾夫特的一個實驗室播下。在那里，3顆小鉆石相互“竊竊私語”，形成了一個規(guī)模很小但功能齊全的糾纏鏈路網(wǎng)絡藍本。每顆鉆石的碳原子晶格里都有一個缺陷，里面有一個氮原子。這個位置上的一對電子會發(fā)出一個與它們相互糾纏的光子。每顆鉆石還都有1量子比特的量子內(nèi)存，這樣就可以進行基本的量子信息處理。 共2頁 [1] [2] 下一頁 搜索更多: 量子信息 |
