量子互联网首次突破两点传输，新互联网格局将至

01. 研究超越，从两个点延伸到更多点

量子互联网的研究由来已久，近日，荷兰代尔夫特理工大学的一个研究团队取得了重大突破，向这个未来的计算机网络迈出了重要的一步，使用一种叫做量子隐形传态的技术，在三个物理地点之间发送数据。而在此之前，只有两个地方可以做到这一点。

新的实验表明，科学家可以将量子网络延伸到越来越多的地点。

负责该团队的代尔夫特物理学家 Ronald Hanson 说，我们现在正在实验室中构建小型量子网络，但我们的想法是最终建立一个量子互联网。

02. 量子互联网，牢不可破的新型加密

自2019年谷歌实现“量子霸权”以来，量子计算虽然才处于发展初期，全球却已呈现白热化状态。研究界、学术界到产业界，都在争相布局量子计算。

然而，对于量子计算而言，如果没有另一项技术的突破，量子计算将无法发挥其潜力。它被称为 "量子互联网"。

量子互联网是一种可以在远程机器之间发送量子信息的计算机网络。

众所周知，互联网的诞生催生了第四次工业革命，而量子互联网的出现会不会又掀起一场血雨腥风呢？

今天，当我们在互联网上处理问题时，你以为你的信息是安全的吗？不是的，我们所使用的诸如腾讯服务器，谷歌服务器，腾讯、谷歌知道你在他的服务器上运行了什么。

然而，对于量子互联网而言，它不仅可以解决你的问题，而且还不知道你的问题是什么，未来量子互联网可以提供一种理论上牢不可破的新型加密。这就是各国大力投资量子互联网的关键之处。

03. 何为量子隐形传态

Hanson团队本周在科学杂志《自然》上发表了一篇论文[1]，展示了爱因斯坦曾经认为不可能的，称之为 "鬼魅般的超距作用"现象的力量，即量子隐形传态[2]。可以在不同地点之间传送信息，而不需要实际移动容纳信息的物理物质。

这项技术可以彻底改变数据从一个地方到另一个地方的传输方式。它借鉴了一个多世纪以来涉及量子力学的研究，这是一个管理亚原子领域的物理学领域，其行为与我们在日常生活中经历的任何事情都不同。量子隐形传态不仅能在量子计算机之间移动数据，而且还能以一种无人能拦截的方式进行。

因斯布鲁克大学实验物理研究所的研究员 Tracy Eleanor Northup 说，"这不仅意味着量子计算机可以解决你的问题，而且还意味着它不知道你的问题是什么，而今天并不是这样的。谷歌知道你在它的服务器上运行什么。”

04. 量子计算机的特别之处

量子计算机与经典计算机的区别，可参阅《一文读懂量子计算》，相对于经典计算机摩尔定律极限限制的计算能力，量子计算机随着量子比特数量的增加，量子计算机的算力会呈指数级增长。

量子计算机可以加速药物研发，推动人工智能的进步，以及破解保护对国家安全至关重要的计算机的加密技术等。在全球范围内，政府、学术实验室、初创企业和科技巨头正在花费数十亿美元探索这项技术。

2019年，谷歌宣布实现科学家所谓的 "量子霸权"，这意味着它可以完成传统计算机无法完成的实验任务。但大多数专家认为，在量子计算机能够真正做一些你无法用其他机器做的有用的事情之前，至少还需要几年的时间。

挑战的一部分在于，如果你从一个量子比特上读取信息，量子态就会坍塌，量子比特将会变成一个普通的比特，只能容纳0或1，而不能同时存储两者。但是，通过将许多量子比特结合在一起，并开发出防止退相干的方法，科学家们希望能够建造出既强大又实用的量子计算机。

05. 多点传输的实现

在理想情况下，这些量子计算机将被连接成网络，可以在节点之间发送信息，使它们可以在任何地方使用，就像谷歌和亚马逊等公司的云计算服务一样。

但这也带来了自己的问题。部分原因是退相干，量子信息不能简单地通过传统网络复制和发送。量子隐形传态提供了另一种选择。

虽然它不能将物体从一个地方移动到另一个地方，但它可以通过利用一种叫做 "纠缠 "的量子特性来移动信息。一个量子系统的状态变化会瞬间影响到另一个遥远的系统的状态。

这些纠缠的系统可以是电子、光子或其他物体。Hanson 博士和他的团队使用了所谓的氮空位色心，合成钻石中可以捕获电子的微小空间。

研究小组建立了三个这样的量子系统，分别命名为Alice、Bob和Charlie，并用多股光纤将它们连成一线。然后，科学家们可以通过在这些系统之间发送单个光子来纠缠这些系统。

首先，研究人员将两个电子纠缠在一起——一个属于 Alice，另一个属于 Bob。实际上，电子被赋予了相同的自旋，因此在一个共同的量子态中结合或纠缠在一起，每个电子都存储着相同的信息。

然后，研究人员可以将这种量子态转移到 Bob 合成钻石内的另一个量子比特，即碳核。这样做释放了Bob 的电子，研究人员可以将它与属于Charlie的另一个电子纠缠在一起。

通过对Bob的两个量子比特（电子和碳核）进行特定的量子操作，研究人员就可以将这两个纠缠在一起。Alice 加 Bob 粘合到 Bob 加 Charlie。

其结果是，Alice和 Charlie纠缠在一起，这使得数据可以跨越所有三个节点进行远程传输。

当数据以这种方式传输时，没有实际走过节点之间的距离，它就不会丢失。信息可以被输入到连接的一侧，然后出现在另一侧。

其传输的信息也不能被截取，由量子隐形传态驱动的未来量子互联网可以提供一种理论上牢不可破的新型加密。

在新的实验中，网络节点的距离并不遥远，只有大约60英尺。但以前的实验表明，量子系统可以在更远的距离上进行纠缠。

希望再经过几年的研究后，量子隐形传态将能够跨越数英里，最终实现量子互联网，带来革命性的、绝对安全的信息时代。

引用：

[1]https://www.nature.com/articles/s41586-022-04697-y

[2]https://www.pbs.org/wgbh/nova/article/spooky-action-distance/