量子网络渐行渐近

今天的互联网不安全。到云数据的不安全通信链接缺乏保护，漏洞无处不在。但是如果量子物理学家成功了，这些弱点将很快像渡渡鸟一样消失。量子物理学家希望建立一个量子网络，在这个网络中，信息以一种反映量子世界奇怪行为的方式被创造、储存和移动。这样的系统可以提供更高程度的隐私、安全和计算能力，这是当今互联网所不能达到的。尽管量子网络的完全实现仍然是一个遥远的愿景，但是最近在量子信息的传输、存储和操作方面的突破已经使物理学家确信一个简单的原理验证即将到来。

从允许光子变色的钻石和晶体缺陷到充当“幽灵”网络节点的无人驾驶飞行器，研究人员正在使用各种奇异的材料和技术进行量子探索。许多人说，第一阶段是使用标准光纤连接至少三个相距50到100公里的小型量子器件。

奥地利因斯布鲁克量子光学和量子信息研究所的本·兰宁说，这样一个网络可能在未来五年内完成。兰宁的团队是欧洲量子互联网联盟的成员。它的任务是创建一个量子网络。欧洲正在与中国和美国进行类似的努力。中国在2016年发射了量子通信卫星墨子。去年12月，美国*颁布了《国家量子倡议法案》，该法案将资助一些致力于量子技术的研究中心，包括量子计算机和网络。

荷兰代尔夫特科技大学的罗纳德·汉森说:“量子网络的主要特征是你发送量子信息，而不是经典信息。”经典信息处理的比特值不是0就是1。然而，量子信息使用量子位，可以同时处于0和1的叠加位置。量子比特可以被编码，例如，在光子的偏振态或者在电子和原子核的自旋态。

然而，卫星对于量子网络来说是一个昂贵的选择。下一个最佳选择可能是相对便宜的无人机。今年5月，南京大学的一个研究小组报告说，他们用一个35公斤重的无人飞行器将纠缠光子发送到离地面200米的两个量子节点。

然而，由于量子态不能像经典信息那样简单地复制和回流，量子节点需要复杂的量子逻辑门来保证在与环境相互作用导致损失的前提下的纠缠。兰宁说:“这肯定是下一个重大挑战之一。”

然而，构建量子网络的基本要素已经到位。这个网络可以连接至少三个城市，最终可能连接整个世界。"我们现在有了第一次探索真正量子网络的平台."汉森说，更复杂的网络正在给人们打电话。“没有保证。但是如果我们成功了，我们可以做一些很酷的事情。”(晋南)

《中国科学日报》(2019-06-21第二版国际版)