量子互联网到来？多用户量子安全通信网络问世

近日由布里斯托大学领导开发的多用户量子安全通信网络（下图）被认为是有史以来规模最大的量子网络，可用于保护数百万人的在线通信，有望加速量子加密互联网的到来。

据悉，与布里斯托大学合作的机构有利兹大学、克罗地亚鲁德·博斯科维奇研究所（RBI），奥地利量子光学与量子信息研究所（IQOQI）以位于长沙的中国国防科学技术大学（NUDT） 。

布里斯托大学量子工程技术（QET）实验室负责项目的主要作者Siddarth Joshi博士表示：“这代表了巨大的突破，并使量子互联网距离现实更进一步。到目前为止，建立量子网络需要付出巨大的成本、时间和资源，而且经常会损害其安全性。我们的解决方案具有可扩展性，相对便宜，而且最重要的是不可渗透。这意味着它是一个激动人心的游戏规则改变者，为该技术的更快发展和广泛推广铺平了道路。”

当前的互联网依靠复杂的代码来保护信息，但是黑客越来越擅长查找这类系统的漏洞并加以利用，从而导致全世界范围内愈演愈烈的网络攻击。这些攻击导致重大的隐私泄露和欺诈行为，每年造成数万亿美元的损失。由于网络攻击损失成本的预期正急剧上升，寻找替代安全方案已经迫在眉睫。而近年来，量子已被视为标准加密技术的革命性替代。

到目前为止，物理学家已经开发出一种安全的量子加密形式——量子密钥分发，该方法允许通信双方共享用于加密和解密信息的秘密密钥，而没有被拦截的风险。但是迄今为止，该技术仅在两个用户之间的点到点通信有效，并不适用于互联网的多用户模式。

“直到现在，扩展网络的努力都涉及庞大的基础架构和系统，该系统需要为每个用户创建一个发送器和接收器。Joshi博士说：“以这种方式共享消息（称为受信任节点）还不够好，因为它使用了太多额外的硬件，这些硬件可能会泄漏并且将不再完全安全。”

乔希博士说：“这种最新的方法被称为多路复用，而不必复制整个通信系统，它可以将单个系统发出的光粒子分开，从而可以被多个用户有效地接收。”

该团队仅使用八个接收器就为八个用户创建了一个网络，而传统点到点方法则需要56个接收器。随着用户数量的增加，传统方法趋于不可用，例如，100个用户将需要9,900个接收器。

近年来，量子密码术已成功用于保护中国银行业中心之间的交易并在瑞士大选中获得选票。然而，由于资源和成本的庞大规模，它的广泛应用受到了阻碍。

除了大幅简化多用户量子加密通信的设备外，新的多用户量子通信网络的成本呢也大幅降低。以前的量子系统花费了数百万甚至数十亿英镑的成本，耗时数年才能建成，而新的多用户方案仅需数月时间，花费了不到30万英镑。随着网络规模的扩展，新方案的成本优势还会不断增长。传统量子通信系统的100个用户的成本可能在50亿英镑左右，但乔希博士认为，多路复用技术可能会将量子加密通信成本削减至450万英镑左右，不到原来的1％。