量子互联网走向实用化

参考消息网4月29日报道 法国《回声报》网站4月25日刊登题为《为什么未来的互联网可能是量子的》的文章，作者是莱拉·马尔尚。内容编译如下：

量子计算机仍会是一个遥不可及的幻想吗？这种机器在无限小的尺度上利用物质的奇异特性，理论上能够在几分钟内解决今天无法解决的计算问题。但在实践上，这条路依然还很漫长(尽管麦肯锡咨询公司建议企业迅速对此做准备)。

该领域最先进的实验室和初创企业仍在努力开发一种可靠的、其结果无差错的机器。但在另外一个不那么为人熟知的领域，量子可能会改变电信领域的局面。

根据波士顿咨询公司近期的一项调查，后量子密码学和量子通信的新兴市场蕴含着巨大的潜力。到2030年，这个市场的规模将可达100亿美元，与量子计算市场的规模(60亿到120亿美元)相当。

我们这里谈的是什么？就是一个得益于量子加密密钥的超级安全的通信网络，一个和目前网络相当不同的系统。泰雷兹公司科学总监马尔科·埃尔曼指出，在当前的系统，“人们使用许多标准算法传输加密密钥，其中最著名的是RSA算法”。

简而言之，目前的系统是安全的，是因为一台计算机无法解读如此复杂的计算。索邦大学物理学教授朱利安·洛拉解释说，在量子通信中，“安全是通过物理学的方式来保证的，它是一种内在的安全”。如果有人截取量子通信，其会自动破坏它。

埃尔曼则强调，“粒子的量子特性是只能读取一次”，因为在无限小的原子或光子的尺度上，会发生完全违反直觉的现象。比如，一个物体可以有多个状态，人们无法测量它(这就是量子叠加原理)。埃尔曼总结说：“所以我可以编码一组量子态光子，就相当于传统密钥，以二进制形式传输。这就是人们所说的量子密钥分发。”

根据这一原理在两点之间传输信息是一种已经被证明的技术。但现在的挑战是如何建立大规模的网络。

专家指出：“密钥由光子携带，后者通过光纤传输，就像我们的传统互联网一样。但在最多50到150公里后，这些光子就会被吸收。”因此，我们只能建立一个“大都市规模的网络，而不是一个国家或世界规模的网络”。

为了解决这个问题，法国工业的很多大企业(空客、泰雷兹、泰雷兹阿莱尼亚宇航公司、Orange公司等)、初创企业以及大学和科研机构在数天前发起了一个致力于打造法国“量子网络的未来通信系统”的联盟。

名为“法国量子通信网络”的该计划将持续30个月，是欧盟委员会于2019年启动的“欧洲量子通信网络”倡议的一部分。后者旨在开发覆盖整个欧盟的地面量子通信基础设施。洛拉指出：“我们不再谈论实验室中的实验了。这是第一个全面部署的实地测试平台，在巴黎地区和尼斯都有网络。我们还将研究这些不同的光纤本地场所之间的卫星链路。”

目前欧盟内部同时有类似的27个项目正在测试，数量几乎等同于成员国数量。洛拉表示：“目的是发展国家基础设施，然后在欧洲层面进行连接。”保障医院、自动驾驶汽车、关键性基础设施等的安全，其相关用途还有很多。未来，一个真正的量子互联网将形成。洛拉说：“下一阶段，就是可以实现量子纠缠分发。有了这个，我们将能够使计算机相互连接。”

就和量子计算机一样，这个愿景依然还不清晰。但正是量子计算的潜在进步将使这种演变成为必要。因为在未来，量子机器将能够破解我们当前的基于RSA算法加密的密码学。一场双重变革正在进行之中。