量子互联网，未来的世界

　　早在 2020 年 2 月，美国能源部阿贡国家实验室和芝加哥大学的科学家就透露，他们已经实现了量子纠缠——其中一对两个微小粒子的行为相互关联，因此它们的状态相同——超过芝加哥郊区一个 52 英里（83.7 公里）的量子环路网络。
　　如果您不是熟悉量子力学的科学家，您可能想知道大惊小怪是什么——即物质和能量在现实最小尺度上的行为，这与我们可以看到的世界截然不同我们。
　　但研究人员的这一壮举可能是未来几十年开发新的、更强大的互联网版本的重要一步。今天的网络使用的比特只能表示 0 或 1 的值，未来的量子互联网将利用量子信息的量子比特，它可以呈现无限数量的值。（一个 quibit 是量子计算机的信息单位；它就像普通计算机中的一个位）。
　　这将为量子互联网提供更多带宽，从而可以连接超级强大的量子计算机和其他设备，并运行我们现在拥有的互联网根本无法实现的大规模应用程序。
　　＂量子互联网将成为量子生态系统的平台，计算机、网络和传感器以一种全新的方式交换信息，其中传感、通信和计算实际上作为一个实体协同工作，＂ David Awschalom通过电子邮件解释道。他是芝加哥大学普利兹克分子工程学院的自旋电子学和量子信息学教授，也是阿贡大学的资深科学家，他领导了量子环项目。
　　解释量子互联网
　　那么为什么我们需要这个，它有什么作用呢？首先，量子互联网并不是我们现在拥有的常规互联网的替代品。相反，它将是它的补充或它的一个分支。它将能够解决困扰当前互联网的一些问题。例如，量子互联网将为黑客和网络犯罪分子提供更大的保护。现在，如果纽约的爱丽丝通过互联网向加利福尼亚的鲍勃发送消息，该消息或多或少地从一个海岸沿直线传播到另一个海岸。在此过程中，传输消息的信号会退化；中继器读取信号，放大并纠正错误。但是这个过程允许黑客＂闯入＂并拦截消息。
　　然而，量子信息不会有这个问题。量子网络使用光子粒子来发送不易受到网络攻击的信息。洛斯阿拉莫斯国家实验室的研究员 Ray Newell 说，我们不会使用数学复杂性来加密消息，而是依赖量子物理学的特殊规则。有了量子信息，＂你不能复制它或把它切成两半，你甚至不能不改变它就看它。＂ 事实上，正如《连线》杂志所指出的，仅仅试图拦截一条消息就会破坏这条消息。这将使加密比今天可用的任何东西都安全得多。
　　＂理解量子互联网概念的最简单方法是通过量子隐形传态的概念，＂巴吞鲁日路易斯安那州立大学的研究员Sumeet Khatri在一封电子邮件中说。他和他的同事写了一篇关于太空量子互联网可行性的论文，正如这篇技术评论文章所描述的那样，卫星将不断地将纠缠的光子广播到地球表面。
　　＂量子隐形传态不同于非科学家的头脑中他们在科幻电影中看到的东西，＂Khatri 说。＂在量子隐形传态中，两个想要交流的人共享一对纠缠在一起的量子粒子。然后，通过一系列操作，发送者可以向接收者发送任何量子信息（尽管它不能比光快速度，一个常见的误解）。这种世界各地的人对之间共享纠缠的集合本质上构成了量子互联网。中心研究问题是如何最好地将这些纠缠对分发给分布在世界各地的人。
　　正如Cosmos 杂志所详述的那样，一旦有可能大规模做到这一点，量子互联网的速度就会非常快，以至于遥远的时钟可以比当今最好的原子钟精确地同步大约一千倍。这将使 GPS 导航比现在更加精确，并且可以如此详细地绘制地球的引力场地图，以至于科学家可以发现引力波的涟漪。它还可以将来自遥远可见光望远镜的光子传送到地球各地，并将它们连接到一个巨大的虚拟天文台中。
　　全球超级强大的量子计算机网络也有可能协同工作并创建极其复杂的模拟。例如，这可能使研究人员能够更好地了解分子和蛋白质的行为，并开发和测试新药物。
　　它还可能帮助物理学家解决一些长期存在的现实之谜。＂我们没有关于宇宙如何运作的完整图景，＂纽厄尔说。＂我们对量子力学的工作原理有很好的了解，但对其中的影响不是很清楚。量子力学与我们生活经验的交叉点很模糊。＂ 构建量子互联网的挑战
　　但在这一切发生之前，研究人员必须弄清楚如何建立一个量子互联网，鉴于量子力学的怪异，这并不容易。＂在经典世界中，你可以对信息进行编码并保存它，它不会衰减，＂彼得斯说。＂在量子世界中，你对信息进行编码，它几乎立即开始衰减。＂
　　另一个问题是，由于对应于量子信息的能量非常低，很难阻止它与外界发生相互作用。今天，＂在许多情况下，量子系统只能在非常低的温度下工作，＂纽厄尔说。＂另一种选择是在真空中工作并将所有空气抽出。＂
　　纽厄尔说，为了实现量子互联网功能，我们需要各种尚未开发的硬件。因此，目前很难确切地说量子互联网何时会启动并运行，尽管一位中国科学家已经预见到它可能会在 2030 年发生。