本文转自【科技日报】;
科技柏林,9月6日。近日,一个国际研究团队在英国布里斯托尔成功建立了一个新的量子通信实验网络,实现了8个节点密钥的集中生成和分发。这种新的网络架构廉价且可扩展,有望推动量子互联网的发展。相关结果发表在《科学进展》上。
几十年来,量子一直被视为标准加密技术的革命性替代方案。量子密钥分发允许通信双方共享用于加密和解密信息的密钥,而没有被截获的风险,但迄今为止,这项技术只在两个用户之间有效。如果要以这种方式链接多个通信伙伴,每个参与者必须相互连接,这需要大量昂贵的硬件。建立这样的量子通信网络需要巨大的成本,过多的额外硬件也会降低系统的安全性。
最近,一个由英国、奥地利、克罗地亚和中国科学家组成的团队成功搭建了一个具有集中式密钥生成和分发的8节点量子通信实验网络,并通过布里斯托尔的光纤网络测试了量子通信能力。该网络没有可信节点,共享偏振纠缠光子对源,并最小化基础设施和所需的用户硬件。以前可能需要数年、数千万甚至数亿英镑才能建成的量子通信网络,通过采用新的解决方案,研究团队在几个月内就创建了一个可供8个用户使用的量子通信试验网络,仅花费不到30万英镑。
这是迄今为止最大的没有可信节点的量子网络。网络中的量子加密从一个中心源产生纠缠光子对,然后通过光纤分发给网络参与者。通过所谓的复用技术,研究人员不必再复制整个通信系统,而是将单个系统发出的光粒子分离出来,让多个用户有效接收。由于使用不同的波长,通信伙伴可以专注于相关的波长,忽略其余的光子。其新颖的网络拓扑可以方便地扩展到多个用户,并具有流量管理功能。
量子加密的新网络架构可能成为未来量子互联网的重要组成部分。新技术还可以用于连接网络中的量子计算机,从而创建量子计算机云。论文第一作者、布里斯托尔大学的塞达斯·乔希(Cedas Josh)博士说:“新的复用方法与现有技术相结合,使得量子通信网络只需要最少的硬件。这种解决方案是可扩展的,相对便宜,最重要的是不可渗透。这代表着一个巨大的突破,将使量子互联网更加现实,并为其更快的发展和广泛的普及铺平道路。”
主编圈
量子有很多神奇的性质。例如,测量可以改变或破坏量子的状态。量子通信的安全性与这一特性密切相关,因为一旦有人窃听,量子信息的状态就会发生变化,从而被发送者或接收者发现,进而停止信息传输。之前的量子通信实验主要是在两个节点之间进行的。上述新实验建立了一个8节点的量子通信实验网络,与过去相比,成本大大降低,将有助于量子通信技术的应用和普及。