早在2020年2月，美国能源部的阿尔贡国家实验室和芝加哥大学的科学家揭示他们已经取得了量子纠缠- 其中两个微粒的行为链接在一起，以使它们的状态相同 - 在芝加哥郊区的52英里（83.7公里）量子环网上。
如果您不是熟悉的科学家，您可能想知道所有的大惊小怪量子力学- 也就是说，物质和能量的行为在最小的现实规模上，这与我们周围可以看到的世界截然不同。
但是研究人员的壮举可能是开发新的，更强大的版本的重要一步互联网在接下来的几十年中。未来的量子互联网将使用当今网络使用的位，而不是今天的网络使用的位Qubits量子信息，可以采用无限数量的值。（quibit是量子计算机的信息单位；这就像普通计算机中的一点）。
这将使量子互联网更具带宽，这将使连接超级强大量子计算机还有其他设备并运行了我们现在拥有的Internet无法实现的大规模应用程序。
“量子互联网将是量子生态系统的平台，在该平台上，计算机，网络和传感器以从根本上新的方式交换信息，其中传感，通信和计算实际上是一个实体，”David Awschalom通过电子邮件。他是芝加哥大学普里兹克分子工程学院的一名自旋和量子信息教授，也是Argonne的高级科学家，他领导了Quantum-Loop项目。
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解释量子互联网
那么，为什么我们需要这个呢？对于初学者来说，量子互联网是不是替代品我们现在拥有的常规互联网。相反，这将是对其的补充或分支的补充。它将能够照顾困扰当前互联网的一些问题。例如，量子互联网将提供更大的保护黑客和网络犯罪分子。目前，如果纽约的爱丽丝通过互联网向鲍勃向鲍勃传达信息，那么该信息或多或少地从一个海岸到另一个海岸传播。一路上，传递消息降级的信号；中继器阅读信号，放大并纠正错误。但是，此过程使黑客可以“突破”并拦截消息。
但是，量子消息不会遇到这个问题。量子网络使用光光子的颗粒发送不容易受到网络攻击的消息。研究人员雷·纽厄尔（Ray Newell）说，而不是使用数学复杂性加密消息洛斯阿拉莫斯国家实验室，我们将依靠量子物理学的特殊规则。借助量子信息，“您不能将其复制或将其切成两半，甚至不需要改变它。”实际上，只是试图拦截一条消息破坏消息，正如《有线》杂志所指出的。这将使加密能够比当今可用的任何东西都更加安全。
“理解量子互联网概念的最简单方法是通过量子传送的概念，”Sumeet Khatri是巴吞鲁日路易斯安那州立大学的研究员，在一封电子邮件中说。他和同事写了一篇论文，说明基于空间的量子互联网，其中卫星将不断广播纠缠的光子降到地球表面，技术评论文章描述。
卡特里说：“量子传送与非科学家的思想在科幻电影中所看到的不同之处不同。”“在量子传送中，有两个想要交流的人共享一对纠缠的量子粒子。然后，通过一系列操作，发件人可以将任何量子信息发送给接收器（尽管不能比光更快地完成任何量子信息速度，一个普遍的误解）。全世界的一对人之间的共同纠缠集实质上构成了量子互联网。中心研究问题是如何最好地将这些纠缠的对分发给在世界各地分发的人们。”
一旦可以大规模这样做，量子互联网就会如此之快，以至于遥远的时钟可以比今天可用的最佳原子钟高约一千倍，就像宇宙杂志的详细信息。这将使GPS的导航比今天更加精确，并且详细地图地球的重力领域地图，科学家可以发现引力波的涟漪。它也可以使其可以从遍布地球的遥远的可见光望远镜中传递光子，并将其连接到巨大的虚拟天文台中。
Quantum信息科学小组的小组负责人尼古拉斯·彼得斯（Nicholas Peters）说：“您可能会看到其他恒星周围的行星。”橡树岭国家实验室。
全球超级量子计算机的网络也有可能共同努力并创建令人难以置信的复杂模拟。例如，这可能使研究人员能够更好地了解分子和蛋白质的行为，并开发和测试新药物。
它也可能有助于物理学家解决一些长期以来的现实之谜。纽厄尔说：“我们没有关于宇宙如何运作的完整图片。”“我们对量子力学的工作原理有很好的了解，但对含义并不清楚。图片是模糊的，量子力学与我们的生活经验相交。”
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构建量子互联网的挑战
但是，在发生任何事情之前，研究人员必须弄清楚如何构建量子互联网，并考虑到量子力学的怪异，这并不容易。彼得斯说：“在古典世界中，您可以编码信息并保存信息，并且不会衰减。”“在量子世界中，您编码信息，并且几乎立即开始腐烂。”
另一个问题是，由于与量子信息相对应的能量的数量确实很低，因此很难防止其与外界互动。今天，“在许多情况下，量子系统仅在非常低的温度下起作用，”纽厄尔说。“另一种选择是在真空中工作，然后将所有空气抽出。”
纽厄尔说，为了制作量子互联网功能，我们需要各种尚未开发的硬件。因此，目前很难确切地说Quantum Internet启动和运行，尽管一位中国科学家已经设想了它可能会在2030年就会发生。
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最初出版：2020年3月30日
