互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展或已進(jìn)入瓶頸期，需要尋找新的發(fā)展方向，而“量子”互聯(lián)網(wǎng)的出現(xiàn)提供了新的機(jī)遇。為什么會出現(xiàn)這一現(xiàn)象呢？

為此，我專門采訪了Entengled Networks的首席執(zhí)行官Aharon Brodutch，請他來為我們介紹量子互聯(lián)網(wǎng)的具體概念，以及對于大多數(shù)普通公眾的影響！

Q

Aharon，你好！

請問量子互聯(lián)網(wǎng)究竟是什么？

量子信息與經(jīng)典信息有著很大的差異。當(dāng)我們通過互聯(lián)網(wǎng)傳輸信息時，它是以比特為單位進(jìn)行編碼，每一位可以是0或者是1。而量子力學(xué)允許系統(tǒng)處于各種可能狀態(tài)的疊加態(tài)。一項(xiàng)名為“薛定諤的貓”的著名假設(shè)實(shí)驗(yàn)表明，量子貓可以處于“死”與“活”的疊加態(tài)。

也就是說，它可以處于一種非死非活的狀態(tài)，這在量子以外的世界是無法想象的。但這種疊加狀態(tài)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(tài)，但當(dāng)我們試圖觀察它時，便會破壞這種狀態(tài)，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(jìn)而能開發(fā)出更多有趣的應(yīng)用。但是同樣，這種疊加也非常脆弱，如果系統(tǒng)受到干擾，所有量子特性都可能會突然消失。

量子網(wǎng)絡(luò)是指在量子節(jié)點(diǎn)之間傳輸量子信息的網(wǎng)絡(luò)，可以是量子計算機(jī)、量子傳感器或量子密碼模塊。小型量子網(wǎng)絡(luò)對于連接量子計算機(jī)并使其協(xié)同工作非常重要，類似于超級計算機(jī)。量子互聯(lián)網(wǎng)是一個大型量子網(wǎng)絡(luò)，允許世界各地的多個用戶從量子計算機(jī)、量子傳感器和量子密碼模塊等量子節(jié)點(diǎn)發(fā)送量子信息。

Q

是的，所以我理解的是，這不是為了互相發(fā)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(lián)網(wǎng)主要用于數(shù)據(jù)安全領(lǐng)域。量子系統(tǒng)能以疊加態(tài)存在（比如非死非活的貓），但卻觀察不到這種疊加態(tài)（當(dāng)我們觀察貓時，它要么死要么活），這一事實(shí)使它成為了數(shù)據(jù)安全領(lǐng)域的一個強(qiáng)大工具。簡單的密碼學(xué)應(yīng)用是分發(fā)可用于加密信息的安全密鑰。私有計算更是一個有趣的應(yīng)用，用戶可以在云計算機(jī)上運(yùn)行程序，而包括計算機(jī)在內(nèi)的任何人或物都不知道它們在運(yùn)行什么。在越來越多地轉(zhuǎn)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(hù)個人信息。

第二個用例便是傳感技術(shù)。量子傳感器可以比經(jīng)典傳感器更靈敏，同樣也是因?yàn)樗哂斜３织B加態(tài)的能力。量子互聯(lián)網(wǎng)將允許多個傳感器通過可以疊加的共享狀態(tài)來協(xié)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(wǎng)絡(luò)就像一個巨大的設(shè)備一樣運(yùn)作。除此之外，上面提到的安全性也將是一個免費(fèi)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(shù)字傳感器或有重大數(shù)字信任問題的情況，量子互聯(lián)網(wǎng)可能是一個比較好的選擇！它還將為用戶體驗(yàn)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(fā)ARPANET時，被問及全球網(wǎng)絡(luò)的用途一樣。當(dāng)前的用例（如我們剛才討論的那些）主要針對需要保護(hù)數(shù)據(jù)和使用極其精確傳感器的政府和大型企業(yè)等高級用戶。

從他們的角度來看，這一發(fā)展將是現(xiàn)有安全和傳感領(lǐng)域的延伸。唯一的例外是在云端安全使用量子計算機(jī)的能力。在執(zhí)行某些計算時，量子計算機(jī)將改變這一游戲規(guī)則，但預(yù)計構(gòu)建和維護(hù)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(lián)網(wǎng)，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(yàn)。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(tǒng)所利用。我們真的會知道使用的量子互聯(lián)網(wǎng)嗎？

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

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

Q

好的，但這是一個復(fù)雜的問題。關(guān)于量子的討論太多了，而且已經(jīng)持續(xù)了很長一段時間，但現(xiàn)實(shí)卻似乎處處碰壁。那么，請問量子互聯(lián)網(wǎng)真的有可能實(shí)現(xiàn)嗎？

是的。量子互聯(lián)網(wǎng)相關(guān)的挑戰(zhàn)有很多，但其基本概念是基于基礎(chǔ)量子力學(xué)，即經(jīng)得住考驗(yàn)的物理理論。如果我們能找到一個導(dǎo)致量子互聯(lián)網(wǎng)無法實(shí)現(xiàn)的原因，這將是過去100年來偉大的科學(xué)突破。

Q

太好了！很高興聽到這項(xiàng)技術(shù)還在不斷的發(fā)展。您能跟我們具體介紹一下有哪些人正在構(gòu)建量子互聯(lián)網(wǎng)以及相關(guān)進(jìn)展嗎？

過去50年來，量子通信一直是一門學(xué)術(shù)學(xué)科，直到在21世紀(jì)才有了巨大的發(fā)展。然而，無論是過去還是現(xiàn)在，它都主要是物理學(xué)家和理論計算機(jī)科學(xué)家所關(guān)注的領(lǐng)域。在過去的幾年里，逐漸轉(zhuǎn)向了工業(yè)領(lǐng)域，并且目前也開始涉及工程領(lǐng)域。在工業(yè)領(lǐng)域不如量子計算那樣活躍的一個主要原因是，量子互聯(lián)網(wǎng)重要的使用場景需要部分節(jié)點(diǎn)使用量子計算機(jī)。

美國政府最近的舉措已經(jīng)在工業(yè)領(lǐng)域取得了一些成果，包括一些專門制造量子網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的初創(chuàng)公司。各種初創(chuàng)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(yuǎn)距離量子網(wǎng)絡(luò)演示包括跨不同城市的網(wǎng)絡(luò)以及與衛(wèi)星的量子通信。

量子計算是一個新興但發(fā)展快速的行業(yè)，對量子網(wǎng)絡(luò)至關(guān)重要。大多數(shù)現(xiàn)有的量子計算機(jī)構(gòu)建工作都需要網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)：許多小型量子計算機(jī)通過（本地）量子網(wǎng)絡(luò)協(xié)同工作。這與HPC非常相似，HPC由許多計算節(jié)點(diǎn)（每個節(jié)點(diǎn)都是一臺計算機(jī)）組成。雖然量子計算機(jī)所需的網(wǎng)絡(luò)與量子互聯(lián)網(wǎng)不同，但基本的構(gòu)建模塊是相同的。大多數(shù)量子計算公司都在考慮或積極致力于量子網(wǎng)絡(luò)。在過去兩年中，一些量子網(wǎng)絡(luò)初創(chuàng)公司（如Entengled Networks）開始專注于“多核”量子計算的網(wǎng)絡(luò)方面。

Q

量子互聯(lián)網(wǎng)何時才能實(shí)現(xiàn)？我已經(jīng)迫不及待了。

想要實(shí)現(xiàn)一個完全成熟的（世界范圍內(nèi)的）量子互聯(lián)網(wǎng)仍然是一個夢想，很難預(yù)測到何時才能完全部署好所有必需的組件。然而，作為構(gòu)建量子計算機(jī)的一部分，對量子網(wǎng)絡(luò)的需求正推動這一夢想早日成真。同時，這也與保護(hù)數(shù)據(jù)的真實(shí)需要以及點(diǎn)對點(diǎn)量子密碼的相對成熟度息息相關(guān)。

當(dāng)前的行業(yè)時間表表明，在本世紀(jì)中期的某個時候，將會需要網(wǎng)絡(luò)化的“多核”量子計算機(jī)（參見IBM最近的發(fā)展路線圖）。這些時間表表明，量子互聯(lián)網(wǎng)所需的必要組件將在本世紀(jì)末之前準(zhǔn)備就緒。因此，這主要是一個超越密碼學(xué)用例的成熟度問題，而量子互聯(lián)網(wǎng)對于量子密碼學(xué)的需求，將推動行業(yè)和/或政府朝著量子互聯(lián)網(wǎng)的方向發(fā)展。

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