从量子通信到量子互联网的蜕变演绎, 从量子计算机的遥远幻想到量子通信市场的探索性进展,走在未来科技前沿的全球量子互联网将成为趋势方向。索邦大学物理学教授朱利安洛拉(Julian Lola)表示,用量子网络规划的未来通信系统日益成型。
量子纠缠分发将成为现实,进而实现计算机的互联互通。
量子计算机的原理应用
量子计算机可以在无限小的尺度上利用物质的奇特性质,理论上可以在几分钟内解决很多传统计算机无法解决的计算问题。
与传统计算机使用的二进制比特不同,量子计算机使用的是基于量子力学原理的量子比特。这些量子位是哈密顿量(这是一个能量函数)的基态和激发态之间的叠加态,即它们可以同时处于许多不同的状态中的一个。
在量子计算机中,量子比特直接作用于量子门,并在它们之间形成连通性。这个过程被称为量子纠缠,它可以让计算机在进行计算时进行非常复杂的操作。在量子计算机中,
量子位的状态允许计算机在一个时间点同时处理多个计算目标,在处理大数据集时可以保证高速。
目前,虽然量子计算机的研究还处于初级阶段,但在量子密码、新药研发、金融分析、气候建模等方面有很多前瞻性的应用和场景。此外,在不久的将来,
随着新材料、新设计和更好的软件应用于量子计算机的研发,更多的实验室成果将陆续转化为实际应用,给很多领域带来巨大的变革。
量子通信及其在中国的发展
量子通信是受益于量子加密密钥的超安全通信网络。
根据波士顿咨询公司最近的一项调查,后量子密码和量子通信的新兴市场蕴含着巨大的潜力。到2030年,这个市场的规模将达到100亿美元,相当于量子计算市场的规模(60亿到120亿美元)。
目前,人们使用许多标准算法来传输加密密钥,其中最著名的是RSA算法。这个系统之所以安全,是因为计算机无法解释如此复杂的计算。安全是通过物理手段来保证的,是一种固有的安全。
根据索邦大学物理学教授朱利安洛拉(Julian Lola)的说法,如果有人截获量子通信,就会自动破坏它。
以中国为例,量子通信领域的研究取得了突破。在产业链上游,华为、中兴等通信设备商为量子通信提供了经典渠道。在产业链的中游,量子安全通信网络运营商、
传统运营商,如神州信息、中服,与量子网络公司共同参与运维。在产业链下游,量子通信技术在金融、军事、政务、商业等领域有着广泛的应用前景。
阿里巴巴与国盾量子、中兴通讯合作的OTN量子安全加密通信系统充分展示了量子通信在各行业的巨大潜力。
量子互联网呼之欲出。
基于两点间信息传输的量子通信是一项成熟的技术。粒子的量子属性只能读取一次。Terez公司科学总监Marco ellman强调,我可以对一组量子光子进行编码,相当于一把传统的钥匙,以二进制的形式进行传输。
这就是人们所说的量子密钥分发然而,密钥是由光子携带的,通过光纤传输,就像我们传统的互联网一样。但是最多50到150公里后,这些光子就会被吸收。这就要求我们需要建设的是一个城域规模的网络。
而不是全国或世界范围的网络。
下一阶段,将实现量子纠缠分发。有了这个,我们就能把电脑互相连接起来。洛拉表示,基于此,一个真正的量子互联网将真正成型。
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