量子互聯網到來？多用戶量子安全通信網絡問世
責編：gltian ｜2020-09-09 11:23:07近日由布里斯托大學領導開發的多用戶量子安全通信網絡（下圖）被認為是有史以來規模最大的量子網絡，可用于保護數百萬人的在線通信，有望加速量子加密互聯網的到來。
據悉，與布里斯托大學合作的機構有利茲大學、克羅地亞魯德·博斯科維奇研究所（RBI）、奧地利量子光學與量子信息研究所（IQOQI）以及位于長沙的中國國防科學技術大學（NUDT） 。
布里斯托大學量子工程技術（QET）實驗室負責項目的主要作者Siddarth Joshi博士表示：
這代表了巨大的突破，并使量子互聯網距離現實更進一步。到目前為止，建立量子網絡需要付出巨大的成本、時間和資源，而且經常會損害其安全性。我們的解決方案具有可擴展性，相對便宜，而且最重要的是不可滲透。這意味著它是一個激動人心的游戲規則改變者，為該技術的更快發展和廣泛推廣鋪平了道路。
當前的互聯網依靠復雜的代碼來保護信息，但是黑客越來越擅長查找這類系統的漏洞并加以利用，從而導致全世界范圍內愈演愈烈的網絡攻擊。這些攻擊導致重大的隱私泄露和欺詐行為，每年造成數萬億美元的損失。由于網絡攻擊損失成本的預期正急劇上升，尋找替代安全方案已經迫在眉睫。而近年來，量子已被視為標準加密技術的革命性替代。
到目前為止，物理學家已經開發出一種安全的量子加密形式——量子密鑰分發，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，而沒有被攔截的風險。但是迄今為止，該技術僅在兩個用戶之間的點到點通信有效，并不適用于互聯網的多用戶模式。
喬希博士說：
直到現在，擴展網絡的努力都涉及龐大的基礎架構和系統，該系統需要為每個用戶創建一個發送器和接收器。以這種方式共享消息（稱為受信任節點）還不夠好，因為它使用了太多額外的硬件，這些硬件可能會泄漏并且將不再完全安全。
這種最新的方法被稱為多路復用，而不必復制整個通信系統，它可以將單個系統發出的光粒子分開，從而可以被多個用戶有效地接收。
該團隊僅使用八個接收器就為八個用戶創建了一個網絡，而傳統點到點方法則需要56個接收器。隨著用戶數量的增加，傳統方法趨于不可用，例如，100個用戶將需要9,900個接收器。
近年來，量子密碼術已成功用于保護中國銀行業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模，它的廣泛應用受到了阻礙。
除了大幅簡化多用戶量子加密通信的設備外，新的多用戶量子通信網絡的成本呢也大幅降低。以前的量子系統花費了數百萬甚至數十億英鎊的成本，耗時數年才能建成，而新的多用戶方案僅需數月時間，花費了不到30萬英鎊。隨著網絡規模的擴展，新方案的成本優勢還會不斷增長。傳統量子通信系統的100個用戶的成本可能在50億英鎊左右，但喬希博士認為，多路復用技術可能會將量子加密通信成本削減至450萬英鎊左右，不到原來的1％。