互聯網發展或已進入瓶頸期，需要尋找新的發展方向，而“量子”互聯網的出現提供了新的機遇。為什么會出現這一現象呢？

為此，我專門采訪了Entengled Networks的首席執行官Aharon Brodutch，請他來為我們介紹量子互聯網的具體概念，以及對于大多數普通公眾的影響！

Q

Aharon，你好！

請問量子互聯網究竟是什么？

量子信息與經典信息有著很大的差異。當我們通過互聯網傳輸信息時，它是以比特為單位進行編碼，每一位可以是0或者是1。而量子力學允許系統處于各種可能狀態的疊加態。一項名為“薛定諤的貓”的著名假設實驗表明，量子貓可以處于“死”與“活”的疊加態。

也就是說，它可以處于一種非死非活的狀態，這在量子以外的世界是無法想象的。但這種疊加狀態很難維持。我們說回到貓身上，雖然它可能處于這種奇怪的疊加狀態，但當我們試圖觀察它時，便會破壞這種狀態，看到一只死貓或活貓。與薛定諤的貓類似，量子比特（qubit）可以是0和1的疊加，進而能開發出更多有趣的應用。但是同樣，這種疊加也非常脆弱，如果系統受到干擾，所有量子特性都可能會突然消失。

量子網絡是指在量子節點之間傳輸量子信息的網絡，可以是量子計算機、量子傳感器或量子密碼模塊。小型量子網絡對于連接量子計算機并使其協同工作非常重要，類似于超級計算機。量子互聯網是一個大型量子網絡，允許世界各地的多個用戶從量子計算機、量子傳感器和量子密碼模塊等量子節點發送量子信息。

Q

是的，所以我理解的是，這不是為了互相發送貓模因，甚至是薛定諤的貓模因。那么您能具體說下它有什么用途嗎？

量子互聯網主要用于數據安全領域。量子系統能以疊加態存在（比如非死非活的貓），但卻觀察不到這種疊加態（當我們觀察貓時，它要么死要么活），這一事實使它成為了數據安全領域的一個強大工具。簡單的密碼學應用是分發可用于加密信息的安全密鑰。私有計算更是一個有趣的應用，用戶可以在云計算機上運行程序，而包括計算機在內的任何人或物都不知道它們在運行什么。在越來越多地轉向云計算的世界中，這是一個極其重要的安全范例。例如，我們不需要相信谷歌，也可以使用Gmail來保護個人信息。

第二個用例便是傳感技術。量子傳感器可以比經典傳感器更靈敏，同樣也是因為它具有保持疊加態的能力。量子互聯網將允許多個傳感器通過可以疊加的共享狀態來協同工作。這將使一些特殊的情形成為可能，例如讓遍布全球的傳感器網絡就像一個巨大的設備一樣運作。除此之外，上面提到的安全性也將是一個免費功能，可以用來隱藏收集到的信息，不讓別人看到。

Q

因此，對于數字傳感器或有重大數字信任問題的情況，量子互聯網可能是一個比較好的選擇！它還將為用戶體驗帶來哪些有意義的改變？

這個問題很難回答。就像在60年代末開發ARPANET時，被問及全球網絡的用途一樣。當前的用例（如我們剛才討論的那些）主要針對需要保護數據和使用極其精確傳感器的政府和大型企業等高級用戶。

從他們的角度來看，這一發展將是現有安全和傳感領域的延伸。唯一的例外是在云端安全使用量子計算機的能力。在執行某些計算時，量子計算機將改變這一游戲規則，但預計構建和維護成本會很高。能夠安全地使用并將它們保存在一個集中位置的能力，將允許更廣泛的用戶群，并提供巨大的計算資源。

未來，如果每個家庭都使用量子互聯網，將帶來極高的安全性和匿名性。試想一下，在谷歌不知道你是誰或你在做什么的情況下使用谷歌，是一種怎樣的體驗。無論是積極的還是消極的潛力，都是巨大的。

Q

也就是說，如果考慮的足夠全面，我們最終將能夠從這些無所不知的科技巨頭那里奪回一些隱私。但我想，并不是每個人都能做到，所以可能在無形中會被一些系統所利用。我們真的會知道使用的量子互聯網嗎？

目前，使用任一種量子技術的人都非常清楚他們正在使用這種技術。然而，從開發人員的角度來看，他們希望讓用戶的體驗盡可能地簡單。通常，你不會知道是否有人升級了你計算機的安全功能，或者你的互聯網提供商是否升級了網絡。你可能會注意到運行速度在變快，但可能甚至都不知道為什么。量子技術的巔峰之作量子計算機也是如此。

作為用戶，你可能會意識到能夠運行一些以前根本不可能運行的程序，但不需要知道具體原因，比如允許在手機上播放Netflix流媒體需要哪些技術。大多數用戶不知道技術突破的本質；他們只是知道這是可行的，或許意識到他們的電話賬單發生了改變。

Q

好的，但這是一個復雜的問題。關于量子的討論太多了，而且已經持續了很長一段時間，但現實卻似乎處處碰壁。那么，請問量子互聯網真的有可能實現嗎？

是的。量子互聯網相關的挑戰有很多，但其基本概念是基于基礎量子力學，即經得住考驗的物理理論。如果我們能找到一個導致量子互聯網無法實現的原因，這將是過去100年來偉大的科學突破。

Q

太好了！很高興聽到這項技術還在不斷的發展。您能跟我們具體介紹一下有哪些人正在構建量子互聯網以及相關進展嗎？

過去50年來，量子通信一直是一門學術學科，直到在21世紀才有了巨大的發展。然而，無論是過去還是現在，它都主要是物理學家和理論計算機科學家所關注的領域。在過去的幾年里，逐漸轉向了工業領域，并且目前也開始涉及工程領域。在工業領域不如量子計算那樣活躍的一個主要原因是，量子互聯網重要的使用場景需要部分節點使用量子計算機。

美國政府最近的舉措已經在工業領域取得了一些成果，包括一些專門制造量子網絡設備的初創公司。各種初創公司以及致力于量子密碼的大型跨國公司也在積極參與。遠距離量子網絡演示包括跨不同城市的網絡以及與衛星的量子通信。

量子計算是一個新興但發展快速的行業，對量子網絡至關重要。大多數現有的量子計算機構建工作都需要網絡架構：許多小型量子計算機通過（本地）量子網絡協同工作。這與HPC非常相似，HPC由許多計算節點（每個節點都是一臺計算機）組成。雖然量子計算機所需的網絡與量子互聯網不同，但基本的構建模塊是相同的。大多數量子計算公司都在考慮或積極致力于量子網絡。在過去兩年中，一些量子網絡初創公司（如Entengled Networks）開始專注于“多核”量子計算的網絡方面。

Q

量子互聯網何時才能實現？我已經迫不及待了。

想要實現一個完全成熟的（世界范圍內的）量子互聯網仍然是一個夢想，很難預測到何時才能完全部署好所有必需的組件。然而，作為構建量子計算機的一部分，對量子網絡的需求正推動這一夢想早日成真。同時，這也與保護數據的真實需要以及點對點量子密碼的相對成熟度息息相關。

當前的行業時間表表明，在本世紀中期的某個時候，將會需要網絡化的“多核”量子計算機（參見IBM最近的發展路線圖）。這些時間表表明，量子互聯網所需的必要組件將在本世紀末之前準備就緒。因此，這主要是一個超越密碼學用例的成熟度問題，而量子互聯網對于量子密碼學的需求，將推動行業和/或政府朝著量子互聯網的方向發展。

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