光速运行的量子加密

想象一下以下三个场景：医院将MRI(核磁共振成像)结果直接发送到你的手机上，而不需要担心你的个人健康数据泄露;了解到你的金融信息在半个世界以外的服务器上存储得很安全;发送内容高度敏感的商业信函，而不用担心它会落入坏人之手。

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多伦多大学的工程师团队进行了一项***研究，使得我们离实现百分百安全的信息交流又近了一步。研究者的论文发表在《自然通信》(Nature Communications，《自然》期刊集团下属的网络期刊)上，文中介绍了一种全光子量子***协议，使得数据在进行长距离传送时，可以使用量子密码确保安全。

使用量子密码进行的通信过程利用了量子力学的规律在两个用户间传递信息。它通过光子的量子态进行编码，通信加密非常安全，几乎不可能被打破。但在超长的光纤中发送光子并不像看上去那样简单：如果光缆长度超过50千米，90%以上的光子就会丢失，这严重限制了量子通信的范围。

为了扩大这个传输范围，有许多研究都集中在开发“量子中继器”上，以刺激光子，减少能量损失。这些中继器类似于小型的量子计算机，将纠缠的光子信号保护和存储在低温下的光纤中，这导致量子的通信频率较低，设备本身也笨重且缓慢。

来自多伦多大学的团队开则发了一种新的量子中继器，在长距离传输情况下只使用光子，而不需要实际的的量子存储器，也不需要设计在物质和光之间的交界口。多伦多大学的一位物理学教授和日本电信电话株式会社共同进行了此项目。

人们对于设计量子互联网抱有很大的兴趣，这种新型的网络结构会允许人们传输更多的信息，也更强大。但是，技术中所使用的量子态也有可能是很脆弱的。团队的初衷是设计一种安全可靠的长距离通信方式。

团队提出的全光子量子通信可以支持更高的量子通信频率，其中运用了技术论证成熟的光学元件，并且能够在室温下运行。该技术在基本层面上使用到了高量子纠缠态(簇态)，这可以增加系统的容错性。

全光子量子通信可以被用于在量子计算机之间建立网络。量子计算机目前还未得到实现，世界各地的研究机构在研制量子计算机方面竞争激烈。

未来我们有可能建立由量子计算机组成的量子互联网。互联网的基本功能是传递信息，但目前的通信模型并不安全，也有很多信号损失。

量子计算机即将到来，但量子技术还有另一个听上去像是科幻的领域：量子传输。

研究人员对此提出的最初问题是能否在长距离传输量子偏振，但这很无聊。之后，研究人员们问自己，我们能做什么更有趣的事情么?结果我们能够做的事是量子传输。

虽然在短期内我们还无法做到把人从家里传送到公司，但研究人员已经完成了一系列测试，证明了可以将量子甚至原子的状态从一个位置传送到另一个位置。

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