密而不漏，黑客无处下手的网络

近日，英国布里斯托尔大学的量子通信研究者Siddarth Koduru Joshi和同事在《科学-进展》(Science Advances)杂志指出可以利用现有的通信基础设施，实现量子加密技术，从而使量子互联网成为可能。那么什么是量子互联网呢？其又将如何改变我们的生活呢？

一、 什么是量子互联网

量子互联网是以量子力学为理论依据建立的新型互联网。不同于二进制的数据，量子互联网是一种以量子比特（qubit）而非传统的比特（bit）形式传输数据的网络，量子比特可以完成更加复杂的数据传输和记录，不同于以往的万维网，这个网络性能更加强大，速度更快。并且通过量子力学的原理，实现了访问的加密和溯源，因此该网络被称为最安全的互联网。

美国能源部称，人们正在形成一个共识——量子互联网是21世纪最重要的技术前沿之一。

二、量子互联网有什么用？

（一）最安全的互联网

量子互联网具有特殊的访问方式，每一次访问都会留下不可磨灭的“痕迹”，因此被称为“最安全的互联网”。

这是由于信息是用状态的叠加编码的，任何对消息的拦截都会使量子比特波函数坍塌，导致收发方得知消息被窃取。

（二）推动多领域发展

美国能源部称，其筹备建设的量子互联网将应用于银行、医疗服务部门，以及国家安全和航空通信领域。超级灵敏的量子传感网络还有助于检测和预测地震、以及勘探石油、天然气等矿藏。此外，量子互联网还可使距离的原子钟互联，提高计时准确性等。

三、各国竞相发展

鉴于量子互联网的诸多优点，全球多个国家都在积极发展这一领域：2016年5月，欧盟提出“欧洲量子技术旗舰计划”，计划在10年内利用量子中继器演示800公里以上距离的量子通信等。2018年10月美国建设了从华盛顿到波士顿沿美国东海岸总长805公里的商用量子密钥分发（QKD）网络。我国在2017年建成了2000余公里量子保密通信骨干线路“京沪干线”；2020年6月，潘建伟研究团队利用量子科学实验卫星“墨子号”，在国际上首次实现基于纠缠的无中继千公里级量子保密通信。

四、 实用化有何难题？

量子比特通常只能经光纤传送几公里(或至多160公里)——这难以满足大范围传输要求。因此要构建一个与现有经典中继器等效的“量子中继器”以实现远距离量子通信。量子中继器比经典中继器要复杂得多，现阶段还没有人做出过功能正常的量子中继器。如潘建伟院士所说：“我认为，这还需要一段时间，才能成为一种实用的技术。”

量子互联网可能是“与传统互联网同等水平的另一场革命”。虽路途崎岖，但在科研人员孜孜以求下，不断取得新突破，从有中继到无中继，从实验室米级到天地千公里级，量子互联网的实用化正不断成为现实。

参考资料：

[1]量子互联网的新突破：黑客可能将成为历史.新浪科技.2020.09.08

[2]量子互联网时代就要来了？.科技日报.2020.08.19

[3]戴闻,Erika K.Carlson.量子互联网所需的关键设备[J].物理,2020,49(08):550

[4]大干新基建｜六问量子网络：会否取代互联网？各国发展如何？.澎湃新闻.2020.06.21

[5]美国:建设首个大规模量子互联网[J].中国信息界,2018(06):54.都能使用更加安全的通信

[6]美量子通讯网络项目曝光 中、美、欧全面加入量子互联网竞争[J].中国教育网络,2018,(11):5.