建立量子通信網(wǎng)絡(luò)的最終極限

目前，敏感數(shù)據(jù)通常是加密的，然后通過光纖電纜和其他通道與解碼信息所需的數(shù)字“密鑰”一起發(fā)送。但是，數(shù)據(jù)可能容易受到黑客的攻擊。

量子通信利用量子物理定律來保護(hù)數(shù)據(jù)。這些定律允許粒子 - 通常是光子 - 使用量子比特或量子比特來傳輸數(shù)據(jù)。

卓越的功能

IBM和谷歌等跨國公司正在建造具有越來越多的量子單位或量子位的中型量子計(jì)算機(jī)。

一旦它們擴(kuò)大到更大的尺寸，這些設(shè)備將具有遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于當(dāng)前經(jīng)典計(jì)算機(jī)的能力。例如，它們可以在幾秒鐘內(nèi)處理極大的數(shù)字，加速許多基本的數(shù)學(xué)運(yùn)算，并完美地模擬分子和生物過程。

一個(gè)挑戰(zhàn)是將量子計(jì)算機(jī)連接在一起，以便創(chuàng)建互聯(lián)網(wǎng)的量子版或“量子互聯(lián)網(wǎng)”。

然而，一個(gè)重要但尚未得到解答的問題仍然存在：人們可以將秘密信息或量子系統(tǒng)從一臺(tái)遠(yuǎn)程量子計(jì)算機(jī)傳輸?shù)搅硪慌_(tái)遠(yuǎn)程量子計(jì)算機(jī)的最終速率是多少?

眾所周知的困難

約克大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)系的Stefano Pirandola教授在通訊物理雜志上發(fā)表文章說，科學(xué)家已經(jīng)回答了這個(gè)問題。

皮蘭多拉教授研究了未來量子互聯(lián)網(wǎng)的最佳工作機(jī)制，并提供了可能實(shí)現(xiàn)的最終秘密密鑰容量。

他說：“研究量子網(wǎng)絡(luò)是非常困難的，但最近量子信息理論中開發(fā)的數(shù)學(xué)工具使我們能夠完全簡化分析。

量子位

“一個(gè)突出的問題是計(jì)算可以從網(wǎng)絡(luò)的一個(gè)用戶可靠地傳輸?shù)搅硪粋€(gè)用戶的基本量子系統(tǒng)(稱為量子位)的最大數(shù)量，或類似地，這些遠(yuǎn)程用戶可以共享的最大完全秘密位數(shù)。

“這個(gè)數(shù)字現(xiàn)在有一個(gè)精確的分析公式。”

此外，該研究表明，通過網(wǎng)絡(luò)的多個(gè)路徑同時(shí)發(fā)送量子位的經(jīng)典啟發(fā)策略可以顯著提高速率，即任何兩個(gè)遠(yuǎn)程用戶之間的量子通信的速度。