量子互聯網：數字通信的下一場革命

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  量子運行遠見
• 2022 年 7 月 19 日

洞察總結

雖然網路改變了社會，但它面臨安全漏洞，推動了對量子網路的研究。量子系統採用量子位元，能夠以根本不同的方式處理訊息，帶來獨特的挑戰和機會。最近在穩定量子態方面取得的突破為量子加密打開了大門，有望增強資料安全性、加快資料傳輸速度並帶來跨產業的變革性影響。

量子互聯網環境

雖然互聯網已經徹底改變了現代社會，但它仍然充斥著危及數字生態系統和關鍵公共基礎設施的安全漏洞。 為了解決這些弱點，研究人員現在正在研究量子互聯網提供的可能性，這可能比以前預測的更快成為現實。

傳統的計算機系統根據具有單個值 0 或 1 的位（或二進制數字）執行指令。位也是計算機使用的最小可能數據單元。 量子系統通過處理類似於傳統計算機的位，但也利用量子位，使其能夠同時處理 0 和 1，從而將指令執行提升到了一個新的水平。 這些量子比特存在於脆弱的量子態中，難以保持穩定的形式，對量子計算機研究人員構成挑戰。 

然而，到了 2021 年，日本東芝集團的研究人員沿著光纖線路發送降噪波，能夠穩定 600 多公里長的光纖電纜內的環境。在中國，研究人員正在開發一種基於衛星的方法，以開發跨越 4,600 公里的綜合空地量子通訊網絡，這是同類網路中最大的。

這些發展為量子互聯網中基於量子的加密打開了大門。因此，涉及量子金鑰分配（QKD）的物理定律使它們不可能被駭客攻擊，因為與它們的任何互動都會改變所涉及粒子的糾纏態，從而提醒系統有人與它們互動。三向糾纏也已成功演示，允許三個用戶在緊密的網路中共享秘密訊息。

破壞性影響 

量子通訊有望保護政府和組織最關鍵的資料。在國家安全中，這成為不可或缺的工具，因為它可以確保機密資訊、軍事通訊和關鍵基礎設施資料免受網路威脅。這種更高等級的安全性可以抵禦可能危及傳統加密系統的量子電腦的潛在攻擊。

此外，量子網路可以促進大量資料的長距離傳輸，有望使網路處理速度呈指數級提高。在金融領域，高頻交易和即時市場分析可能使交易者能夠瞬間做出決策。同時，天文學家可以從世界各地的望遠鏡接收即時數據，從而更深入地了解宇宙，而粒子物理學家可以立即分析粒子加速器產生的海量數據集，並加快科學發現的步伐。

然而，我們也必須考慮量子設備和網路帶來的潛在安全挑戰。量子電腦具有無與倫比的處理速度和運算能力，有能力破解支撐當今數位世界安全的傳統密碼系統。為了解決這個問題，政府、組織和企業可能需要投資後量子密碼。過渡到量子安全加密並不是一項簡單的任務，因為它涉及更新整個數位基礎設施。

量子處理對通信行業的影響 

量子互聯網廣泛應用的更廣泛影響可能包括：

• 政府和企業大量投資於量子網路和技術的開發和維護，需要大量的財政資源和策略規劃。
• 隨著各國努力保護自己的量子網路基礎設施，地緣政治格局正在改變，導致量子科技領域的國際競爭與合作加劇。
• 個人和組織可以使用高度安全和私密的通訊工具，從而實現機密交換，但也引發了人們對此類技術可能被濫用於非法目的的擔憂。
• 醫療保健產業在醫學研究、藥物發現和個人化醫療方面取得了進展。
• 量子技術相關領域的新就業機會，推動了對量子運算、密碼學和網路安全領域熟練專業人員的需求。
• 量子設備和網路的能源需求影響電力消耗，需要開發節能的量子技術。
• 加強量子研究和標準的國際合作，確保全球連接的量子互聯網的兼容性和安全性。

需要考慮的問題

• 您認為量子互聯網和私有量子通信網絡還能如何造福公眾？ 還是私營企業？
• 您是否相信經典的、基於位的計算將繼續存在，即使基於量子的技術取代它？ 或者這兩種計算方法會根據各自的優缺點平衡存在嗎？