虽然我们很多人可能没听说过量子计算，但是它正在悄然开启科技界的一场巨变。量子计算机能够在几秒内计算出复杂的问题，而最快的超级计算机可能要花1万年跟的更长的时间。

尽管这项技术在成为主流之前还需要走很长的路，但研究人员和科学家正在寻找利用量子力学力量的方法，为量子互联网铺平道路。前所未有的计算能力和牢不可破的网络安全可能永远改变通信，并带来许多惊人的能力。

何为量子计算?

传统计算机用1和0编码信息，这个基本信息单位叫做“位”。这种计算能力依赖于可以用来进行二进制计算的晶体管数量。

另一方面，量子计算机在亚原子水平上利用粒子的独特行为。它利用单个粒子的物理特性(比如光子的旋转方向)对信息进行编码，生成1或0或两种态叠加的“量子位”。经典计算机每增加一个晶体管，计算能力就会直接增加，而量子计算能力则随着系统中每增加一个量子位而呈指数级增加。

量子计算机还利用了一种被称为纠缠的独特现象，在这种现象中，两个相互作用的粒子可以在很远的距离内仍然能够瞬间相互作用。这些粒子不可分割地连接在一起，彼此分享信息。知道一个纠缠粒子的物理状态可以让你知道另一个粒子的状态，而且因为它们跨越距离的瞬时交互，它们共享信息的速度比光速还快。

量子路线图

虽然量子计算尚未发挥其真正的创新潜力，但这项技术存在的时间可能比你想象的要长。早在2004年，奥地利的一家银行就进行了第一次量子加密转账。三年后，瑞士的日内瓦国家使用量子密码来保护其选举。

2014年，中国科学家发射了世界上第一颗量子卫星，并能够实现量子纠缠，在地球和太空之间进行了数百英里的通信实验。他们还能够将其扩展成一个横跨中国4600公里的量子网络。2021年，一个工程师团队创建了一个具有带宽开关的量子计算机网络，这种网络可以将运营成本降至最低，并将使理论上的量子互联网更加高效。

尽管还只是一个概念，世界各地的研究人员和科学家正在竞相建造世界上第一个量子互联网。理论上，量子互联网将利用前所未有的量子力学能力，允许量子设备在一个广泛的网络上交换信息。虽然不可能利用量子纠缠以超过光速的速度进行通信，但量子网络还有其他好处。通过量子互联网发送量子位将使我们获得超过当今网络应用的计算能力。

量子计算机可以解决供应链管理、化学、物理、生物、机器学习甚至金融等领域的复杂问题。有了量子计算的惊人能力，我们的创新能力将只会受到我们想象力的限制。而使用量子密码将允许我们以最安全的方式发送信息。

安全的新标准

量子密码学超越了大多数经典的加密方法，因为它以物理粒子(如光子)的形式发送信息。入侵者不可能在不改变或破坏这些粒子的情况下观察这些粒子，所以量子互联网实际上是无法被入侵的。

与此同时，量子计算可能在不久的将来对目前的加密方法构成威胁。今天的大多数加密协议使用私钥和公钥的组合，使用传统的计算方法不可能从只包含部分相关信息的公钥中获得私钥。然而，量子计算机特别擅长解密，可以从公开可访问的公钥中获得私钥。

RSA是一种广泛使用的加密方法，我们依靠它来保证数据传输的安全。根据康奈尔大学的一篇研究论文，1024位的RSA加密需要大约1500到2000个量子位的量子计算机才能解密。考虑到IBM最新的量子计算机的目标是到2023年拥有1121个量子位，目前的加密方法可能很快就会过时。即使是被誉为安全可靠的加密货币区块链，也可能是脆弱的。Deloitte表示，“目前，约25%的流通比特币容易受到量子攻击”。

幸运的是，目前的量子计算机仍然有很高的误差率，而且只能在接近绝对零度的实验室条件下运行。目前还没有哪一种计算机拥有足够的量子位来对全球安全构成威胁，但如果量子计算能力继续以目前的指数速度发展，我们可能很快就要重新考虑新的加密方法了。

量子通信时代

量子通信可能仍处于起步阶段，但随着研究人员找到新方法来克服量子力学的独特挑战，而且由于并行计算，量子计算机正变得越来越强大和稳定。

量子密码学可能成为安全通信系统的标准，如果它成为标准，企业将需要确保找到面向未来的技术合作伙伴。量子通信的时代似乎很遥远，但现在已值得思考它所带来的机遇。（编译: Julien）