美國能源部阿貢國家實驗室與芝加哥大學的研究團隊宣布,他們在芝加哥郊外建成了一條長達52英里(約83.7公里)的量子環網絡,并成功實現了量子糾纏現象——即兩個微觀粒子以完全同步的狀態存在,無論彼此相隔多遠。
對于非專業人士而言,這種微觀世界的奇特現象或許難以理解。量子糾纏中的粒子行為,與宏觀世界中我們熟悉的物質運動規律截然不同。但正是這種差異,為未來互聯網技術帶來了革命性突破的可能。
與傳統互聯網依賴二進制比特(0或1)傳輸信息不同,量子互聯網將采用量子比特作為信息載體。這種量子計算的基本單元能夠同時呈現多種狀態,理論上具備無限可能的取值組合。芝加哥大學普利茲克分子工程學院教授戴維·奧沙洛姆解釋:"量子互聯網將構建一個全新的生態系統,使計算機、傳感器和通信設備以前所未有的方式協同工作。"
量子互聯網并非要取代現有網絡,而是作為補充性基礎設施存在。其最突出的優勢在于安全性能的質的飛躍。當前互聯網傳輸信息時,信號需要經過多個中繼節點進行放大和糾錯,這個過程容易成為黑客攻擊的突破口。而量子通信采用光子傳輸信息,從根本上消除了這種風險。
洛斯阿拉莫斯國家實驗室專家雷·紐厄爾指出,量子加密技術基于物理學基本原理:"量子信息具有不可復制、不可分割的特性,任何試圖觀測的行為都會改變信息本身。"這種特性使得量子通信的安全級別遠超現有任何加密手段。
路易斯安那州立大學研究員蘇米特·卡特里通過量子隱形傳態概念解釋了量子互聯網的工作原理。在這種通信方式中,通信雙方共享一對糾纏粒子,發送方通過特定操作將量子信息傳遞給接收方。雖然這個過程不會超光速,但全球范圍內分布的糾纏粒子對將構成量子互聯網的基礎架構。
量子互聯網帶來的變革遠不止于安全領域。據《宇宙》雜志報道,這項技術有望使時鐘同步精度提升千倍,顯著提高GPS定位準確性。通過整合全球光學望遠鏡的光子信號,還能構建超大型虛擬天文臺,甚至可能觀測到系外行星的直接影像。
在科研應用方面,量子互聯網將支持全球量子計算機的協同運算,為藥物研發提供更精確的分子模擬平臺。橡樹嶺國家實驗室專家尼古拉斯·彼得斯認為,這項技術可能幫助科學家破解引力波觀測等重大科學難題。
然而,量子互聯網的實用化仍面臨諸多挑戰。量子信息的存儲和傳輸極易受到環境干擾,目前主要在接近絕對零度的極低溫環境或真空條件下運行。紐厄爾指出,實現大規模應用需要開發全新的硬件設備。
有專家預測,中國科學家提出的2030年實現量子互聯網的目標具有可行性,但具體時間表仍取決于基礎研究的突破進度。這項顛覆性技術正在改寫人類對信息傳輸的認知邊界。











