我们离量子互联网越来越近了，但它是什么？ _网络

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【我们离量子互联网越来越近了，但它是什么？】未来的量子互联网将利用量子信息的量子比特，它可以具有无限数量的值。
早在 2020 年 2 月，来自美国能源部阿贡国家实验室和芝加哥大学的科学家透露，他们已经实现了量子纠缠——其中一对两个微小粒子的行为相互关联，因此它们的状态是相同的——超过位于芝加哥郊区的 52 英里（83.7 公里）量子环路网络。
如果您不是熟悉量子力学的科学家，您可能想知道有什么大惊小怪的——也就是说，物质和能量在现实的最小尺度上的行为，这与我们周围看到的世界特别不同。
但研究人员的壮举可能是未来几十年开发新的、功能更强大的互联网版本的重要一步。未来的量子互联网将使用量子信息的量子位，而不是当今网络使用的只能表示 0 或 1 值的比特，
它可以无限数量的值。（一个 quibit 是量子计算机的信息单位；它就像普通计算机中的一个位）。
这将为量子互联网提供更多的带宽，这将使连接超级强大的量子计算机和其他设备成为可能，并运行我们现在拥有的互联网根本无法实现的大量应用程序。
“量子互联网将成为量子生态系统的平台，在那里计算机、网络和传感器以一种全新的方式交换信息，其中传感、通信和计算实际上作为一个整体协同工作，”大卫·奥沙洛姆通过电子邮件解释道。他是芝加哥大学普利兹克分子工程学院的自旋电子学和量子信息教授，也是阿贡大学的高级科学家，他领导了量子回路项目。
解释量子互联网
那么我们为什么需要这个，它有什么作用呢？首先，量子互联网并不能替代我们现在拥有的常规互联网。相反，它将是它的补充或它的一个分支。它将能够解决困扰当前互联网的一些问题。例如，量子互联网将为黑客和网络犯罪分子提供更大的保护。现在，如果纽约的爱丽丝通过互联网向加利福尼亚的鲍勃发送消息，该消息或多或少会从一个海岸到另一个海岸沿直线传播。在此过程中，传输消息的信号会退化；中继器读取信号，放大并纠正错误。但是这个过程允许黑客“闯入”并拦截消息。
然而，量子信息不会有这个问题。量子网络使用光子粒子来发送不易受到网络攻击的信息。洛斯阿拉莫斯国家实验室的研究员 Ray Newell 说，我们不使用数学复杂性来加密消息，而是依靠量子物理学的特殊规则。有了量子信息，“你不能复制它或把它切成两半，你甚至不能不改变它就看它。”?事实上，正如《连线》杂志指出的那样，仅仅试图拦截消息就会破坏消息。这将使加密比当今可用的任何东西都更加安全。
“了解量子互联网概念的最简单方法是通过量子隐形传态的概念，”巴吞鲁日路易斯安那州立大学的研究员Sumeet Khatri在一封电子邮件中说。他和他的同事写了一篇关于太空量子互联网可行性的论文，正如这篇技术评论文章所描述的那样，卫星将不断地将纠缠光子传播到地球表面。
“就他们在科幻电影中看到的内容而言，量子隐形传态与非科学家的头脑可能会联想到的不同，”哈特里说。“在量子隐形传态中，两个想要交流的人共享一对纠缠在一起的量子粒子。然后，通过一系列操作，发送方可以向接收方发送任何量子信息（虽然它不能比光速更快速度，一个常见的误解。世界各地的人们之间共享纠缠的集合本质上构成了量子互联网。核心研究问题是如何最好地将这些纠缠对分发给分布在世界各地的人们。”
正如Cosmos 杂志详细介绍的那样，一旦有可能大规模地做到这一点，量子互联网的速度将如此惊人，以至于远距离时钟的同步精度可以比当今最好的原子钟精确一千倍。这将使 GPS 导航比现在更加精确，并且绘制地球引力场的详细地图，科学家们可以发现引力波的涟漪。它还可以将光子从地球上遥远的可见光望远镜传送，并将它们连接到一个巨大的虚拟天文台。
“你可能会看到其他恒星周围的行星，”橡树岭国家实验室量子信息科学小组组长尼古拉斯彼得斯说。
全球超级强大的量子计算机网络也有可能协同工作并创建极其复杂的模拟。例如，这可能使研究人员能够更好地了解分子和蛋白质的行为，并开发和测试新药物。
它也可能帮助物理学家解决一些长期存在的现实之谜。“我们没有关于宇宙如何运作的完整图景，”纽厄尔说。“我们对量子力学的工作原理有很好的理解，但对其含义的了解并不十分清楚。在量子力学与我们的生活经验相交的地方，这张图很模糊。”