得益于一組國際科學家創(chuàng)造了一個獨特的原型，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)和應對日益增長的網(wǎng)絡攻擊的威脅已經(jīng)近了一步。

由布里斯托大學(University of Bristol)領導的這項發(fā)明今天在《科學進展》(Science Advances)雜志上披露，具有為數(shù)百萬用戶提供服務的潛力，被認為是有史以來規(guī)模最大的量子網(wǎng)絡，可用于保護人們的在線交流，特別是加速了這些互聯(lián)網(wǎng)主導時代。

通過部署一種新技術，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所限制的重大挑戰(zhàn)。

該大學量子工程技術(QET)實驗室負責項目的主要作者Siddarth Joshi博士說：“這代表了巨大的突破，并使量子互聯(lián)網(wǎng)成為更加現(xiàn)實的主張。到目前為止，建立量子網(wǎng)絡需要付出巨大的成本，時間和資源，而且經(jīng)常會損害其安全性，從而破壞了整個目標。”

“我們的解決方案具有可擴展性，相對便宜，而且最重要的是不可滲透。這意味著它是一個激動人心的游戲規(guī)則改變者，為該技術的更快發(fā)展和廣泛推廣鋪平了道路。”

當前的互聯(lián)網(wǎng)依靠復雜的代碼來保護信息，但是黑客越來越擅長于使此類系統(tǒng)變得更聰明，從而導致全世界范圍內的網(wǎng)絡攻擊，這些攻擊每年造成數(shù)萬億英鎊的重大隱私泄露和欺詐。預計此類成本將急劇上升，尋找替代方案的理由更加引人注目，并且數(shù)十年來，量子已被視為標準加密技術的革命性替代。

到目前為止，物理學家已經(jīng)開發(fā)出一種安全的加密形式，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，而沒有被攔截的風險。但是迄今為止，該技術僅在兩個用戶之間有效。

“直到現(xiàn)在，擴展網(wǎng)絡的努力都涉及龐大的基礎架構和系統(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。Joshi博士說：“以這種方式共享消息(稱為受信任節(jié)點)還不夠好，因為它使用了太多額外的硬件，這些硬件可能會泄漏并且將不再是完全安全的。”

團隊的量子技術運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。這個過程為量子計算機，傳感器和信息處理提供了更多的機會。

喬希博士說：“這種最新的方法被稱為多路復用，而不必復制整個通信系統(tǒng)，而是將單個系統(tǒng)發(fā)出的光粒子分開，從而可以被多個用戶有效地接收。”

該團隊僅使用八個接收器盒就為八個用戶創(chuàng)建了一個網(wǎng)絡，而前一種方法則需要將用戶數(shù)乘以多次-在這種情況下，總計為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，這項新技術的優(yōu)點還在于其流線型敏捷性，因為它與現(xiàn)有技術集成在一起，因此需要最少的硬件。”

該團隊獨特的系統(tǒng)還具有流量管理功能，可提供更好的網(wǎng)絡控制，例如，允許某些用戶以更快的連接獲得優(yōu)先級。

以前的量子系統(tǒng)花費了數(shù)百萬甚至數(shù)十億英鎊的成本才花費了數(shù)年的時間才能建立，但這個網(wǎng)絡在不到幾個月的時間內就花費了不到30萬英鎊。隨著網(wǎng)絡的擴展，財務優(yōu)勢會不斷增長，因此，盡管先前的量子系統(tǒng)的100個用戶的成本可能在50億英鎊左右，但喬希博士認為，多路復用技術可能會將其削減至450萬英鎊左右，不到1%。

近年來，量子密碼術已成功用于保護中國銀行業(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，實現(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，并通過進一步優(yōu)化我們的多路復用方法來優(yōu)化和共享網(wǎng)絡中的資源，在不遠的將來，我們不僅可以服務于成百上千的用戶，還可以服務數(shù)以百萬計的用戶。”

后果不僅顯示了互聯(lián)網(wǎng)的重要性和潛力，以及我們對互聯(lián)網(wǎng)的日益依賴，而且還顯示了其絕對安全性至關重要。多重糾纏可能成為使這種安全成為急需的現(xiàn)實的關鍵。”

該研究獲得了工程和物理科學研究委員會(EPSRC)的量子通信中心，克羅地亞科學與教育部(MSE)和奧地利研究促進局(FFG)的資助。

與布里斯托大學合作的機構有利茲大學，位于薩格勒布的克羅地亞魯?shù)?middot;博斯科維奇研究所(RBI)，位于維也納的奧地利量子光學與量子信息研究所(IQOQI)以及位于長沙的中國國防科學技術大學