近日，一个国际科研团队在英国布里斯托尔市成功建立一个新型量子通信试验网络，实现了8个节点的密钥集中生成和分发。这一新的网络架构价格便宜，具有可扩展性，有望促进量子互联网的发展。
一、量子互联网是什么
简略的回答是：它可以通过“量子密钥分发”的方法，保证通信的“无条件安全”（即不会被任何数学方法破解）。量子互联网是一种基于量子力学原理而建立的新型互联网，利用了量子物理学的独特效应。其实，早在量子物理学发展早期阶段，世界各地的研究团队就已经开展了将量子技术运用于互联网的研究工作。量子互联网的基本资源是量子比特和量子纠缠，此外，量子互联网同样可以像现有的互联网那样对量子信息进行传递、处理和存储。不同于一般的互联网传输，量子互联网有着特殊的连接方式。量子的每次访问都会留下痕迹，而且量子还有一种无条件安全的密钥，并且随机的赋予在量子态上，只要有人想要破解，量子就会留下他的痕迹，而且就算破解了，里面的内容也会直接自我破坏掉，正因为如此，量子互联网也被称为世界上最安全的互联网。
二、为什么需要量子互联网
量子互联网包含两个关键词：“量子”与“互联网”。量子在这里指的是量子物理特有的规律，量子物理学是从20世纪初发展起来的一门学问。量子物理理论一经创立，就成功地解释了原子发光光谱等问题，进而帮助人们深刻地理解了微观世界物质运动的规律。只有掌握了这些规律，人们才能发明晶体管、半导体芯片以及大规模集成电路技术，用于制造功能越来越强大的电子计算机。基于量子物理，人们发明了激光并用于光纤通信，从而实现全球互联。总之，量子物理学不仅是信息时代的基础，也是全球互联网的基础。
互联网出现四十多年，其容量、速度和广度一直在迅猛发展。最开始互联网的速度太慢，只适合传输文字信息，后来图片、语音、视频等都能通过网络便捷地分享。今天通过移动互联网，我们可以随时随地拍摄一段视频，并发布在网上。
互联网技术极大地提升了人们的生活品质和社会的运行效率，但不可避免地也带来了很多新的问题，比如网络时代的信息安全问题，身份认证问题等，解决这些问题的通行办法是密码学家发明的公共密钥协议。1994年，能够高效破解RSA公共密钥协议的Shor量子算法发明后，公共密钥协议的安全性开始被动摇。幸好，1984年人们就发明了基于量子物理的BB84密码协议，它的安全性完全由量子物理的基本特性所保证，不会被量子计算所攻破：量子的“矛”正好被量子的“盾”抵挡。由BB84协议发展而来的量子保密通信技术，在过去的三十多年中得到了迅猛发展。最近十年，中国人在这项技术的发展中发挥了重要作用，比如“墨子号”量子卫星发射成功，京沪量子通信干线的建设等，都极大地直接推动了量子保密通信的应用落地，与现有的互联网结合起来，保障用户的信息安全。既然量子物理与密码学融合而来的量子保密通信技术，可极大地提升互联网的信息安全，很自然的，我们会想，如果用量子技术对互联网进行整体的升级，实现全量子的互联网，也许就能做更多传统互联网做不了的事情。
三、量子互联网的三大“拦路虎”
要实现大规模的量子网络，进而实现全球量子互联网和分布式量子计算，要解决的关键技术瓶颈是量子纠缠的长距离分发问题，要实现全量子网络，所需要突破的技术包括量子连接器、量子中继器、量子存储器等。
量子连接器：可以实现量子信息在微波与光学波段光子之间的高效转化。已经实现微波光子与光学光子的转化，但仅限于经典信号，单量子水平的高效转化还在研发中。要实现真正的量子连接器，目前主要问题在于转化效率不够高，以及转化时噪声太大。
量子中继器：可以实现网络节点之间量子纠缠的放大。实现量子中继器的关键是量子纠缠分发。目前已实现相距几十公里，通过光纤连接的两个节点之间的量子纠缠分发（由中科大潘建伟团队完成），纠缠放大的技术指标只差临门一脚，就能迈向实用的量子中继器。
量子存储器：可以长时间存储量子信息。已经实现小时量级的量子存储器，但需要超低温环境，且无法对错误进行纠正。正在研发室温下的长寿命量子存储器，并利用量子纠错技术纠正存储中出现的错误。虽然通向量子互联网的道路上还存在很多障碍，但目前揭示出的量子互联网的功能，已经让人们神往不已。有理由相信，随着技术的发展，量子互联网的雏形将很快会出现，它将帮助人们深入地挖掘量子互联网的能力与功能，量子互联网更多颠覆性的应用将会不断涌现。量子网络和计算技术目前处于发展初期，现阶段各国都在发展基于可信中继的量子通信网络，同时积极储备“量子互联网”后续阶段的基础技术。量子通信、量子传感、量子计算等新兴科技的蓬勃发展，将对我们的世界产生巨大影响。你觉得量子互联网时代离我们有多远？
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