文章发表于2024-05-31 09:46:55，归属【科技前沿】分类，已有350人阅读
量子计算正在积聚动力，虽然实际应用仍然非常稀缺，但量子未来将打破当前的网络安全基础设施。或者它会重新发明它？让我们来看看这是怎么发展的。
现代量子力学可以追溯到1905年，爱因斯坦关于光和量子粒子的理论。量子力学这个术语花了大约20年才出现。所有的理论和推测都缓慢而坚定地为新技术铺平了道路，今天，量子竞赛开始了。
Google和IBM等公司都在推动这方面的进步，它们都吹嘘自己拥有最快的量子计算机。随着更快、更强大的计算机每天都在被开发出来，量子的未来已经有了路线图。
100多年前对爱因斯坦来说似乎是有问题的，现在成了我们的新现实。但是什么是量子计算机呢？它真的是计算机技术的下一个进化阶段吗？
经典计算vs量子计算
不完全是。事实上，经典计算机和量子计算机是两种不同的东西。这就像把自行车和汽车进行比较——两者都能把你带到不同的地方，但技术却大不相同。
经典计算和量子计算甚至更加明显。如果你拿一台普通的电脑，把它的技术拆解到最基本的部分，你会遇到1和0——这就是二进制系统。每一次操作，每一次计算都归结为同样的两个数字——结果总是有同样的两个结果。
然而，量子计算使用量子位，或简称量子位。这种操作的规模较小。虽然量子位也可以表示1或0，但它们有一种奇怪的特性——第三种状态，称为叠加态。让我们来分析一下。
把量子比特想象成钟摆，向两边摆动。左边是0，右边是1。钟摆不会长时间停留在一个位置，它会不断地在两个位置之间摇摆，从一边弹跳到另一边。
以类似的方式，量子位存在于从0到1的范围内，可以在其中选择任何位置，但永远不会静止不动。钟摆的摆动是缓慢而舒缓的，而量子位却在剧烈地改变状态，同时向各个方向旋转，每时每刻。这正是量子计算机更快的原因——粒子运动的速度提供了在极短的时间内运行不可估量的过程的手段。
当然，经典计算机和量子计算机之间还有更多的区别——量子计算机需要接近零的温度才能正常运行，而且它们是基于软件的。技术是复杂的，但它是必要的，以适应令人难以置信的快速解决问题。
由于量子比特的速度和叠加性，量子计算机可以在超短的时间内解决某些问题——正如谷歌量子计算机在2019年所展示的那样。但这些能力也带来了缺点——这正是量子计算的危险所在。
量子计算的危险
云安全联盟的末日时钟表明，一旦倒计时结束（大约7年零200多天），量子计算机将破坏网络安全基础设施，至少是我们今天所知道的。
这就是为什么量子计算如此危险的原因——理论上，量子计算机可以在不到8小时的时间内破解2048位的RSA加密。一台经典的超级计算机要花300万亿年才能完成同样的任务。
因此，量子军备竞赛开始了——俄罗斯、印度、日本、欧盟和澳大利亚都在进行重要的量子研究。这几乎是现代的太空竞赛。美国和中国的量子计算机开发工作进展最快。两党都在追求破解对手的记录和国家机密。谁拥有最大的处理能力，谁就能确保对竞争对手的优势。
但在量子技术提出挑战的地方，它也创造了一个解决方案——那就是量子密码学。它应用了量子力学原理，其目的不是破解加密，而是创建加密。
最大的优点是你不需要量子计算机来制造量子密码系统——它使用光子技术将数据从一个点传输到另一个点。这项技术本身相当复杂，但它可以归结为一个特殊的优势——任何窃听者都无法在不改变携带信息的光子状态的情况下读取、转发或复制信息。如果他们这么做，整件事就完蛋了。
量子密码学有牢不可破的承诺。这种说法是否可能，仍然是一个有待回答的问题，但有一点是肯定的——这是加密的未来。
如果量子计算产生了一个问题，而量子密码学解决了它，那还有什么意义呢？并非所有事情都是非黑即白的——量子计算机的应用可以产生更积极的影响。这项技术可以改变水下导航，帮助监测数据的移动。通过加深我们对粒子行为的理解，它也可以为医学的重大改进铺平道路。
量子隐形传态
还有一些实际应用，看起来就像是直接从科幻世界里拽出来的——瞬间移动。但是量子隐形传态是如何实现的呢？
这项技术不是用于人类瞬间传送的，至少现在还不是。它的应用范围要小得多，主要应用是数据传输。
量子隐形传态依赖于量子比特的另一个特性，即量子纠缠。事实证明，两个粒子可以跨越空间和时间连接在一起，如果一个改变，另一个也会改变。目前，根据北约的说法，量子隐形传态实现的最大距离是50公里。未来的量子计算将解决扩展这些过程的挑战，其主要目的是确保长距离通信的安全。
北约还表示，量子通信的主要目标是创建一个“量子互联网”——一种由量子物理定律支持的超级安全量子通信工具。