量子互联网：数字通信的下一场革命

• 作者：
• 作者姓名

  量子运行远见
• 2022 年 7 月 19 日

洞察总结

虽然互联网改变了社会，但它面临安全漏洞，推动了对量子互联网的研究。量子系统采用量子比特，能够以根本不同的方式处理信息，带来独特的挑战和机遇。最近在稳定量子态方面取得的突破为量子加密打开了大门，有望增强数据安全性、加快数据传输速度并带来跨行业的变革性影响。

量子互联网环境

虽然互联网已经彻底改变了现代社会，但它仍然充斥着危及数字生态系统和关键公共基础设施的安全漏洞。 为了解决这些弱点，研究人员现在正在研究量子互联网提供的可能性，这可能比以前预测的更快成为现实。

传统的计算机系统根据具有单个值 0 或 1 的位（或二进制数字）执行指令。位也是计算机使用的最小可能数据单元。 量子系统通过处理类似于传统计算机的位，但也利用量子位，使其能够同时处理 0 和 1，从而将指令执行提升到了一个新的水平。 这些量子比特存在于脆弱的量子态中，难以保持稳定的形式，对量子计算机研究人员构成挑战。 

然而，到了 2021 年，日本东芝集团的研究人员通过沿着光纤线路发送降噪波，能够稳定 600 多公里长的光纤电缆内的环境。在中国，研究人员正在开发一种基于卫星的方法，以开发跨越 4,600 公里的综合空地量子通信网络，这是同类网络中最大的。

这些发展为量子互联网中基于量子的加密打开了大门。因此，涉及量子密钥分配（QKD）的物理定律使它们不可能被黑客攻击，因为与它们的任何交互都会改变所涉及粒子的纠缠态，从而提醒系统有人与它们交互。三向纠缠也已被成功演示，允许三个用户在紧密的网络中共享秘密信息。

破坏性影响 

量子通信有望保护政府和组织最关键的数据。在国家安全中，这成为不可或缺的工具，因为它可以确保机密信息、军事通信和关键基础设施数据免受网络威胁。这种更高级别的安全性可以抵御可能危及传统加密系统的量子计算机的潜在攻击。

此外，量子互联网可以促进大量数据的长距离传输，有望使网络处理速度呈指数级提高。在金融领域，高频交易和实时市场分析可能使交易者能够瞬间做出决策。同时，天文学家可以从世界各地的望远镜接收实时数据，从而更深入地了解宇宙，而粒子物理学家可以立即分析粒子加速器生成的海量数据集，加快科学发现的步伐。

然而，我们还必须考虑量子设备和网络带来的潜在安全挑战。量子计算机具有无与伦比的处理速度和计算能力，有能力破解支撑当今数字世界安全的传统密码系统。为了解决这个问题，政府、组织和企业可能需要投资后量子密码学。过渡到量子安全加密并不是一项简单的任务，因为它涉及更新整个数字基础设施。

量子处理对通信行业的影响 

量子互联网广泛应用的更广泛影响可能包括：

• 政府和企业大量投资于量子网络和技术的开发和维护，需要大量的财政资源和战略规划。
• 随着各国努力保护自己的量子互联网基础设施，地缘政治格局正在发生变化，导致量子技术领域的国际竞争与合作加剧。
• 个人和组织可以使用高度安全和私密的通信工具，从而实现机密交换，但也引发了人们对此类技术可能被滥用于非法目的的担忧。
• 医疗保健行业在医学研究、药物发现和个性化医疗方面取得了进步。
• 量子技术相关领域的新就业机会，推动了对量子计算、密码学和网络安全领域熟练专业人员的需求。
• 量子设备和网络的能源需求影响电力消耗，需要开发节能的量子技术。
• 加强量子研究和标准方面的国际合作，确保全球连接的量子互联网的兼容性和安全性。

需要考虑的问题

• 您认为量子互联网和私有量子通信网络还能如何造福公众？ 还是私营企业？
• 您是否相信经典的、基于位的计算将继续存在，即使基于量子的技术取代它？ 或者这两种计算方法会根据各自的优缺点平衡存在吗？