量子技术的革命性突破：有史以来最庞大的量子网络可供百万人使用_风闻

在新冠疫情流行背景下，该成果对互联网主导的在线通讯的发展，以及应对日益增长的网络攻击威胁有重要意义。

运行中的网络。图中展示了所有8个用户的接收硬件。

目前，互联网用户主要依靠复杂的密码来保证信息安全。然而，黑客们已经越来越善于攻破这类密码系统，进而发动全球性网络攻击。每年因此造成的隐私泄露和诈骗损失高达数万亿英镑。

网络科学家预计，传统密码系统的成本有可能大幅上升。因此，替代方案的选择更加引人注目。多年来，量子技术一直被视为标准加密技术的革命性替代品。

当地时间9月2日，《科学进展》杂志报道，英国布里斯托尔大学领导的量子技术项目取得了重大突破。

创建量子密码是构建量子互联网的基本前提。

他们设计的原型网络，有望拓展为有史以来最庞大的量子网络，供数百万用户使用。在新冠疫情流行背景下，该成果对于互联网主导的在线通讯的发展，以及应对日益严重的网络攻击威胁具有重要意义。

研究人员根据量子纠缠原理，开发了一项新技术，使信息绝对安全，不被拦截，并克服了成本、硬件资源等其他方面的挑战。

论文主要作者、布里斯托尔大学量子工程技术实验室（QET）研究人员、项目负责人Siddarth Joshi博士说：“这项新技术代表了重大突破，使得量子互联网变得更具现实意义。此前，量子网络的标签是昂贵、耗时、耗资源，并且常常需要在安全性上作妥协，这与其目标是相悖的。我们的解决方案具备可扩展性、成本相对低廉，更重要的是，它是坚不可破的。新成果是令人兴奋的游戏规则改变者，将为量子网络技术的高速发展和大范围推广奠定基础。”

此前，有物理学家开发出了基于量子密钥分配的安全加密形式。该过程允许双方共享用于加密和解密信息的密钥，而不存在截获风险。然而，这种技术只在两个用户之间有效。

量子网络艺术图。发光的线条代表8个用户共享的量子纠缠。

“截至目前，大家努力的方向都集中在扩大这种网络上。而这涉及庞大的基础设施建设，以及新增用户的独立发射-接收系统的构建。这种以可信节点形式共享信息的方式是不够的。因为它使用了太多额外的硬件，有可能造成信息泄露。”Joshi博士说。

为了提升安全性，Joshi团队应用了量子纠缠原理——利用位于不同位置的两个不同粒子的能量，同时模拟彼此。量子纠缠为量子计算机、传感器和信息处理提供了更多可能性。

Joshi博士说：“这种被称作多路复用的新方法，不需要复制整个通信系统。它只是将单个系统发出的光子一分为二，以便让多个用户能有效地接收它们。”

研究人员只用8个接收盒就创建了8个用户的网络。而使用之前的方法，同样数量用户需要的接收盒多达56个。随着用户数量的增多，它的劣势变得越来越明显——例如，创建100个用户的网络，将需要9900个接收盒。

相比之前的量子系统需要耗费上百万甚至上亿英镑且数年才能建成，新的网络花费不到30万英镑，且几个月就能完成。而且随着网络的扩大，经济优势就会愈加明显。比如原来承载100个用户的系统需要5亿成本，Dr. Joshi 确信新技术能将成本缩减至450万，不到原成本的1%。

编译：雷鑫宇

审稿：西莫

责编：朱明逸 

期刊来源：《科学进展》

期刊编号：2375-2548

原文链接：

https://phys.org/news/2020-09-revolutionary-quantum-breakthrough-paves-safer.html

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