得益于一組國際科學(xué)家創(chuàng)造了一個獨(dú)特的原型，該原型可以改變我們的在線交流方式，因此，世界距離擁有完全安全的互聯(lián)網(wǎng)和應(yīng)對日益增長的網(wǎng)絡(luò)攻擊的威脅已經(jīng)近了一步。

由布里斯托大學(xué)(University of Bristol)領(lǐng)導(dǎo)的這項(xiàng)發(fā)明今天在《科學(xué)進(jìn)展》雜志上發(fā)表，具有為數(shù)百萬用戶提供服務(wù)的潛力，被認(rèn)為是有史以來規(guī)模最大的量子網(wǎng)絡(luò)，可用于保護(hù)人們的在線交流，特別是在COVID-19大流行加速了這些互聯(lián)網(wǎng)主導(dǎo)時代。

通過部署一種新技術(shù)，利用簡單的物理定律，它可以使消息完全不受攔截，同時還可以克服以前很少使用但被大肆宣傳的技術(shù)所限制的重大挑戰(zhàn)。

該大學(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博士說：“這代表著巨大的突破，使量子互聯(lián)網(wǎng)成為更加現(xiàn)實(shí)的主張。到目前為止，建立量子網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)成為現(xiàn)實(shí)。巨大的成本，時間和資源，而且經(jīng)常損害其安全性，從而破壞了整個目標(biāo)。”

“我們的解決方案是可擴(kuò)展的，相對便宜的，而且最重要的是不可滲透的。這意味著它是一個令人興奮的游戲規(guī)則改變者，并為該技術(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)雜的代碼來保護(hù)信息，但是黑客越來越擅長于使此類系統(tǒng)變得更聰明，從而導(dǎo)致全世界范圍內(nèi)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)萬億英鎊的損失。預(yù)計(jì)這種成本將急劇上升，尋找替代方案的理由更加引人注目，并且數(shù)十年來，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)開發(fā)出一種安全的加密方式，稱為量子密鑰分發(fā)，其中可以傳播稱為光子的光粒子。該過程允許兩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(fēng)險。但是迄今為止，該技術(shù)僅在兩個用戶之間有效。

“直到現(xiàn)在，擴(kuò)展網(wǎng)絡(luò)的努力都涉及到龐大的基礎(chǔ)設(shè)施和一個系統(tǒng)，該系統(tǒng)需要為每個其他用戶創(chuàng)建另一個發(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))只是不夠好，因?yàn)樗褂昧颂噘Y源額外的硬件可能會泄漏，將不再完全安全。”喬希博士說。

團(tuán)隊(duì)的量子技術(shù)運(yùn)用了一個看似神奇的原理，即所謂的糾纏，阿爾伯特·愛因斯坦將其描述為“遠(yuǎn)距離的怪異動作”。它利用放置在不同位置(可能相隔數(shù)千英里)中的兩個不同粒子的力量來相互模仿。這個過程為量子計(jì)算機(jī)，傳感器和信息處理提供了更多的機(jī)會。

喬希博士說：“不必復(fù)制整個通信系統(tǒng)，最新的方法稱為多路復(fù)用，它可以將單個系統(tǒng)發(fā)出的光粒子分開，從而可以被多個用戶有效地接收。”

該團(tuán)隊(duì)僅使用八個接收器盒就為八個用戶創(chuàng)建了一個網(wǎng)絡(luò)，而前一種方法則需要將用戶數(shù)量乘以多次(在這種情況下，總計(jì)為56個盒)。隨著用戶數(shù)量的增加，物流變得越來越不可行，例如100個用戶將需要9,900個收件箱。

為了展示其跨距離的功能，接收器盒通過布里斯托爾的不同位置連接到光纖，并使用該市現(xiàn)有的光纖網(wǎng)絡(luò)測試了通過量子通信傳輸消息的能力。

喬希博士說：“除了完全安全之外，這項(xiàng)新技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)還在于其流線型敏捷性，因?yàn)樗c現(xiàn)有技術(shù)集成在一起，因此需要最少的硬件。”

該團(tuán)隊(duì)獨(dú)特的系統(tǒng)還具有流量管理功能，可提供更好的網(wǎng)絡(luò)控制，例如，允許某些用戶通過更快的連接獲得優(yōu)先級。

以前的量子系統(tǒng)花費(fèi)了數(shù)百萬甚至數(shù)十億英鎊的成本才花費(fèi)了數(shù)年的時間才能建立，但是這個網(wǎng)絡(luò)在不到幾個月的時間內(nèi)就花費(fèi)了不到30萬英鎊。隨著網(wǎng)絡(luò)的擴(kuò)展，財(cái)務(wù)優(yōu)勢會不斷增長，因此，盡管先前的量子系統(tǒng)的100個用戶的成本可能約為50億英鎊，但喬希博士認(rèn)為，多路復(fù)用技術(shù)可能會將其削減至450萬英鎊左右，不到1%。

近年來，量子密碼術(shù)已成功用于保護(hù)中國銀行業(yè)中心之間的交易并在瑞士大選中獲得選票。然而，其龐大的應(yīng)用卻因所涉及的巨大資源和成本而受阻。

“有了這些規(guī)模經(jīng)濟(jì)，實(shí)現(xiàn)通用的量子互聯(lián)網(wǎng)的前景就不那么遙不可及了。我們已經(jīng)證明了這一概念，并通過進(jìn)一步完善我們的多路復(fù)用方法來優(yōu)化和共享網(wǎng)絡(luò)中的資源，我們可能會考慮提供服務(wù)在不久的將來，不僅會有成百上千的用戶，而且可能還有數(shù)百萬的用戶。”喬希博士說。

“ COVID-19大流行的后果不僅表明了互聯(lián)網(wǎng)的重要性和潛力，以及我們對互聯(lián)網(wǎng)日益增長的依賴性，而且還顯示了其絕對安全性至高無上。多路糾纏可能成為使這種安全性變得非常重要的關(guān)鍵-需要現(xiàn)實(shí)。”