量子网络渐行渐近

当今日之互联网显得脆弱不堪，漏洞频现时，量子物理学家正雄心勃勃地寻求解决方案。他们渴望构建一个全新的量子网络，其中信息的创建、存储和移动都遵循量子世界的奇异法则。这一创新网络将带来前所未有的隐私保护、安全加固以及计算能力的大幅提升，使得互联网的弱点如同渡渡鸟般逐渐消失。

尽管实现量子网络的宏伟蓝图仍有一段路程，但研究者们已经在传输、存储和操控量子信息方面取得了重大突破。这些进展使他们坚信，简单的原理验证已迫在眉睫。

研究人员正在利用各种奇异的材料和技术进行量子，如让光子改变颜色的钻石、晶体缺陷以及充当“幽灵”网络节点的各种技术。为了建立量子网络，研究者们正在尝试使用标准光纤连接相距50至100公里的小型量子设备。据欧洲量子互联网联盟成员、奥地利因斯布鲁克量子光学和量子信息研究所的Ben Lanyon称，这样的网络可能在未来的五年内建成。

欧洲、中国和美国都在进行类似的努力。中国已经在量子通信领域取得了显著进展，他们在2016年发射了量子通信卫星“墨子号”。美国也通过《国家量子倡议法》为多个研究中心提供资金支持，其中包括量子计算机和网络的研究。

荷兰代尔夫特理工大学的Ronald Hanson解释道，“量子网络的核心在于它传输的是量子信息而非经典信息。”经典信息的比特只能是0或1，而量子信息使用的量子位可以处于0和1之间的叠加状态。这些量子位可以被编码在光子的偏振态或电子和原子核的自旋态中。

尽管卫星对于量子网络来说是一个昂贵的选择，但研究者们正在寻找更经济的替代方案。例如，今年5月，南京大学的一支研究团队成功使用一架35公斤的装置将纠缠光子发送到距离地面200米的两个量子节点。

建立量子网络仍面临巨大挑战。由于量子态不能像经典信息那样简单地复制和反馈，量子节点需要复杂的量子逻辑门来确保在与环境互动造成损失的情况下仍然保持纠缠。尽管如此，建立一个连接至少三个城市甚至整个世界的量子网络的基本要素已经就位。“我们正在拥有一个平台，可以第一次真正的量子网络。”Hanson表示，更复杂的网络正在召唤人们去构建。“虽然结果并不保证，但如果我们成功了，就能做一些很酷的事情。”这段话充满了对未知领域的激情和对未来科技可能性的热切期待。