想象一下以下三個場景：醫(yī)院將MRI(核磁共振成像)結(jié)果直接發(fā)送到你的手機上，而不需要擔心你的個人健康數(shù)據(jù)泄露;了解到你的金融信息在半個世界以外的服務(wù)器上存儲得很安全;發(fā)送內(nèi)容高度敏感的商業(yè)信函，而不用擔心它會落入壞人之手。

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多倫多大學的工程師團隊進行了一項***研究，使得我們離實現(xiàn)百分百安全的信息交流又近了一步。研究者的論文發(fā)表在《自然通信》(Nature Communications，《自然》期刊集團下屬的網(wǎng)絡(luò)期刊)上，文中介紹了一種全光子量子***協(xié)議，使得數(shù)據(jù)在進行長距離傳送時，可以使用量子密碼確保安全。

使用量子密碼進行的通信過程利用了量子力學的規(guī)律在兩個用戶間傳遞信息。它通過光子的量子態(tài)進行編碼，通信加密非常安全，幾乎不可能被打破。但在超長的光纖中發(fā)送光子并不像看上去那樣簡單：如果光纜長度超過50千米，90%以上的光子就會丟失，這嚴重限制了量子通信的范圍。

為了擴大這個傳輸范圍，有許多研究都集中在開發(fā)“量子中繼器”上，以刺激光子，減少能量損失。這些中繼器類似于小型的量子計算機，將糾纏的光子信號保護和存儲在低溫下的光纖中，這導致量子的通信頻率較低，設(shè)備本身也笨重且緩慢。

來自多倫多大學的團隊開則發(fā)了一種新的量子中繼器，在長距離傳輸情況下只使用光子，而不需要實際的的量子存儲器，也不需要設(shè)計在物質(zhì)和光之間的交界口。多倫多大學的一位物理學教授和日本電信電話株式會社共同進行了此項目。

人們對于設(shè)計量子互聯(lián)網(wǎng)抱有很大的興趣，這種新型的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)會允許人們傳輸更多的信息，也更強大。但是，技術(shù)中所使用的量子態(tài)也有可能是很脆弱的。團隊的初衷是設(shè)計一種安全可靠的長距離通信方式。

團隊提出的全光子量子通信可以支持更高的量子通信頻率，其中運用了技術(shù)論證成熟的光學元件，并且能夠在室溫下運行。該技術(shù)在基本層面上使用到了高量子糾纏態(tài)(簇態(tài))，這可以增加系統(tǒng)的容錯性。

全光子量子通信可以被用于在量子計算機之間建立網(wǎng)絡(luò)。量子計算機目前還未得到實現(xiàn)，世界各地的研究機構(gòu)在研制量子計算機方面競爭激烈。

未來我們有可能建立由量子計算機組成的量子互聯(lián)網(wǎng)。互聯(lián)網(wǎng)的基本功能是傳遞信息，但目前的通信模型并不安全，也有很多信號損失。

量子計算機即將到來，但量子技術(shù)還有另一個聽上去像是科幻的領(lǐng)域：量子傳輸。

研究人員對此提出的最初問題是能否在長距離傳輸量子偏振，但這很無聊。之后，研究人員們問自己，我們能做什么更有趣的事情么?結(jié)果我們能夠做的事是量子傳輸。

雖然在短期內(nèi)我們還無法做到把人從家里傳送到公司，但研究人員已經(jīng)完成了一系列測試，證明了可以將量子甚至原子的狀態(tài)從一個位置傳送到另一個位置。

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