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近日由布里斯托大學(xué)領(lǐng)導(dǎo)開(kāi)發(fā)的多用戶量子安全通信網(wǎng)絡(luò)（下圖）被認(rèn)為是有史以來(lái)規(guī)模最大的量子網(wǎng)絡(luò)，可用于保護(hù)數(shù)百萬(wàn)人的在線通信，有望加速量子加密互聯(lián)網(wǎng)的到來(lái)。

據(jù)悉，與布里斯托大學(xué)合作的機(jī)構(gòu)有利茲大學(xué)、克羅地亞魯?shù)隆げ┧箍凭S奇研究所（RBI）、奧地利量子光學(xué)與量子信息研究所（IQOQI）以及位于長(zhǎng)沙的中國(guó)國(guó)防科學(xué)技術(shù)大學(xué)（NUDT） 。

布里斯托大學(xué)量子工程技術(shù)（QET）實(shí)驗(yàn)室負(fù)責(zé)項(xiàng)目的主要作者Siddarth Joshi博士表示：

這代表了巨大的突破，并使量子互聯(lián)網(wǎng)距離現(xiàn)實(shí)更進(jìn)一步。到目前為止，建立量子網(wǎng)絡(luò)需要付出巨大的成本、時(shí)間和資源，而且經(jīng)常會(huì)損害其安全性。我們的解決方案具有可擴(kuò)展性，相對(duì)便宜，而且最重要的是不可滲透。這意味著它是一個(gè)激動(dòng)人心的游戲規(guī)則改變者，為該技術(shù)的更快發(fā)展和廣泛推廣鋪平了道路。

當(dāng)前的互聯(lián)網(wǎng)依靠復(fù)雜的代碼來(lái)保護(hù)信息，但是黑客越來(lái)越擅長(zhǎng)查找這類系統(tǒng)的漏洞并加以利用，從而導(dǎo)致全世界范圍內(nèi)愈演愈烈的網(wǎng)絡(luò)攻擊。這些攻擊導(dǎo)致重大的隱私泄露和欺詐行為，每年造成數(shù)萬(wàn)億美元的損失。由于網(wǎng)絡(luò)攻擊損失成本的預(yù)期正急劇上升，尋找替代安全方案已經(jīng)迫在眉睫。而近年來(lái)，量子已被視為標(biāo)準(zhǔn)加密技術(shù)的革命性替代。

到目前為止，物理學(xué)家已經(jīng)開(kāi)發(fā)出一種安全的量子加密形式——量子密鑰分發(fā)，該方法允許通信雙方共享用于加密和解密信息的秘密密鑰，而沒(méi)有被攔截的風(fēng)險(xiǎn)。但是迄今為止，該技術(shù)僅在兩個(gè)用戶之間的點(diǎn)到點(diǎn)通信有效，并不適用于互聯(lián)網(wǎng)的多用戶模式。

喬希博士說(shuō)：

直到現(xiàn)在，擴(kuò)展網(wǎng)絡(luò)的努力都涉及龐大的基礎(chǔ)架構(gòu)和系統(tǒng)，該系統(tǒng)需要為每個(gè)用戶創(chuàng)建一個(gè)發(fā)送器和接收器。以這種方式共享消息（稱為受信任節(jié)點(diǎn)）還不夠好，因?yàn)樗褂昧颂囝~外的硬件，這些硬件可能會(huì)泄漏并且將不再完全安全。

這種最新的方法被稱為多路復(fù)用，而不必復(fù)制整個(gè)通信系統(tǒng)，它可以將單個(gè)系統(tǒng)發(fā)出的光粒子分開(kāi)，從而可以被多個(gè)用戶有效地接收。

該團(tuán)隊(duì)僅使用八個(gè)接收器就為八個(gè)用戶創(chuàng)建了一個(gè)網(wǎng)絡(luò)，而傳統(tǒng)點(diǎn)到點(diǎn)方法則需要56個(gè)接收器。隨著用戶數(shù)量的增加，傳統(tǒng)方法趨于不可用，例如，100個(gè)用戶將需要9,900個(gè)接收器。

近年來(lái)，量子密碼術(shù)已成功用于保護(hù)中國(guó)銀行業(yè)中心之間的交易并在瑞士大選中獲得選票。然而，由于資源和成本的龐大規(guī)模，它的廣泛應(yīng)用受到了阻礙。

除了大幅簡(jiǎn)化多用戶量子加密通信的設(shè)備外，新的多用戶量子通信網(wǎng)絡(luò)的成本呢也大幅降低。以前的量子系統(tǒng)花費(fèi)了數(shù)百萬(wàn)甚至數(shù)十億英鎊的成本，耗時(shí)數(shù)年才能建成，而新的多用戶方案僅需數(shù)月時(shí)間，花費(fèi)了不到30萬(wàn)英鎊。隨著網(wǎng)絡(luò)規(guī)模的擴(kuò)展，新方案的成本優(yōu)勢(shì)還會(huì)不斷增長(zhǎng)。傳統(tǒng)量子通信系統(tǒng)的100個(gè)用戶的成本可能在50億英鎊左右，但喬希博士認(rèn)為，多路復(fù)用技術(shù)可能會(huì)將量子加密通信成本削減至450萬(wàn)英鎊左右，不到原來(lái)的1％。