什麼是量子網路?量子網路與傳統網路有什麼區別?

時間 2021-07-13 01:20:51

1樓:徐令予

量子網際網路可以理解為支撐量子通訊的一種新型功能網路,它不是、也不可能替代傳統的網際網路,而是傳統網際網路功能的延伸和補充。在傳統網際網路上傳輸的是由電訊號承載的傳統位元(bit),量子網際網路傳輸的則是由量子態承載的量子位元(Qbit)。

人們以為網際網路就是各種光纖、電纜和天線的組合,其實是大錯特錯了,支撐起網際網路的功臣是路由器、交換機、伺服器和TCP/IP通訊協議,是它們的大力協作才能使傳統位元資訊高速、安全、準確、有序地傳達四方。

同理,量子網際網路的關鍵裝置就是量子路由器、量子交換機和量子通訊協議。但是由於量子態與傳統電訊號完全不一樣,我們以往設計製造網際網路裝置的知識和經驗基本上都沒有用處,真是老革命碰到了新問題。發展量子子網際網路對人類在原子尺度上精確操縱物質的能力提出了極高要求,很多關鍵技術瓶頸尚待突破。

毫不誇張的說,「量子網際網路難,難於上青天!」

從原理層面來看,所有傳統網際網路上的網路裝置其實就是特種形式的電子計算機,同理,量子網際網路的裝置必定就是特種形式的量子計算機。所以優先發展量子計算機是唯一正確的決策。傳統網際網路就成形於計算機技術的成熟之後,歷史的經驗不能忘記。

量子計算機關鍵技術不突破,不管是量子通訊還是「量子金鑰分發」必定行不穩、走不遠。在量子計算機技術落後的情況下,堅持聲稱在量子通訊領域領先西方十多年,這種說法不應出自科學家之口。

美國規劃量子網際網路也可看作否定量子金鑰分發技術的另一種表達方式,而英美的情報和軍方對量子金鑰分發工程則公開持否定態度[5]。中國量子通訊推動者想借美國量子網際網路規劃作為自己的擋箭牌只能是自取其辱。

中國的「量子通訊」根本就不是一種新的通訊技術,在京滬量子通訊幹線上,北京客戶想向上海的朋友送乙個「Hello」都辦不到。中國的「量子通訊」其實只是量子金鑰分發(QKD),就是用量子力學原理為端到端的兩個使用者協商出乙個隨機數,用作對稱密碼演算法的金鑰。

京滬量子保密通訊幹線不是量子網際網路的一條幹線。因為光子在光纖中傳播時必定有衰減,單個光子是無法從北京全程傳遞到上海,而帶有量子位元資訊的光子又不能用傳統放大器為其接力加油。百般無奈之下只能在北京至上海的一路上建立30多個可信中繼站,中繼站之間的距離大約60多公里,光子每到乙個中繼站就結束了它的使命,把承載的量子位元轉換成傳統位元,然後依靠傳統電子裝置作後續處理。

由於金鑰在這些中繼站裡是以明文形式存在,必須挑選許多可信任的人員24小時值班駐守,所以它們又被稱為可信中繼站。

由此可知,京滬量子保密通訊幹線沒有辦法讓量子位元從北京直接送到上海,這讓我想起了五六十年代的京滬鐵路。在沒有南京長江大撟的歲月裡,北京到上海的火車必須在南京浦口停下來,被拆成一段段裝在船上擺渡過長江,又慢又不安全。嚴格來說當時的京滬鐵路只能算是用擺渡船連線起來的兩段鐵路的代名詞。

同理,京滬量子保密通訊幹線其實也就是30多段簡易量子通道的堆砌物,把它當作量子網際網路的一條支線都是不合格的。請記住,至今量子網際網路不存在(To date,no quantum Internet exists.)這是量子通訊界的共識,寫在了「美國量子網際網路發展的戰略藍圖」的報告中。

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