量子網絡的研究時下正當紅

早在2012年4月，德國的馬克斯·普朗克量子光學研究所的格哈德·倫珀等人就宣布第一個量子網絡問世。

而在今年，卡爾加里大學的沃爾夫岡·蒂特爾等人成功將一個光子的量子態通過光纜傳輸了六公里。

科學家們知道如何通過光纖或類似的自由物理空間傳輸量子數據。在量子傳輸中，光子通過高敏感原子形成的信道傳導。在光纖電纜應用了光傳導原理，采用了微細的玻璃纖維傳輸信息。自由空間傳輸中雖然沒有玻璃纖維，但仍然使用光傳導原理來傳輸量子信息。因此，信源和信宿之間必須存在供光穿行的通路。這意味著我們能用比光纖更快的速度傳輸信息，但是這種方式也同樣更難以控制。

當然，發達地區早已鋪設了大量的光纜，然而截止2016年，這些光纜傳輸的往往仍是我們熟悉和鐘愛的二進制數字信號。

量子數據是個潛力不可估量的新鮮玩意，相比之下，比特只能包含一個1或0，量子比特（又名量子位）則能同時包含兩個狀態。這簡直匪夷所思，量子比特的物理特性為計算機科學開創了奇異的新維度。

自ENIAC在1946年問世，二進制編碼的地位就牢不可破。想想看，我們已經使用了它七十多年！我們曾經需要一屋子的機械用于簡單的運算。而現在我們僅僅用一個100克的隨身設備，就可以從世界的另一端獲取以分鐘計的音頻和1080p的視頻。二進制為我們帶來了這么多，我們卻仍未將其潛力探索殆盡！

到目前為止，我們只能用量子傳輸的方式傳輸一種非常簡單的數據，比如光粒子信息。因此，我們尚不足以用量子信號實現網絡上的一對多傳播。我們至今仍未繞開的問題在于：量子信息只能從A、B點間單對單傳播。

外界的觀察會改變量子比特所攜帶的數據。僅僅被觀察到就意味著光量子自身和內部的變化。我們將不得不設計為此新型的防火墻和連接管理工具……而我們現在所使用的針對加密二進制數據加密的模塊和流密碼顯然也會淘汰。

所以，我們可以推測量子網絡終將對信息安全構成前所未有的挑戰。而這恐怕就是事實。但也因為量子比特被觀察或改變方向就會改變自身的數據，中間人攻擊（MITM）也將成為歷史。它可能只會存在于我們的記憶里。（誰又說得準呢？）

中間人攻擊往往遵循以下流程:

用戶端向網絡服務器傳輸數據，黑客則在用戶端和服務器之間充當轉發者。用戶端向服務器發送密鑰請求時，中轉機將這一請求轉發到服務器。服務器將密鑰發送給用戶端，但兩方均不知曉密鑰在到達用戶端之前已經被黑客攔截和復制。由于密鑰最終抵達用戶端，因而用戶使用網上銀行等業務時，用戶端和服務器都會誤認為達成了安全的HTTPS等協議。

事實上，由于黑客已經獲取了密鑰，他可以訪問對話中各種所謂安全的、高度敏感的金融信息。

這種通常形式的中間人攻擊對量子傳輸束手無策，因為僅僅是觀察光子就會改變后者。攜帶量子比特的就是光子本身，這時用戶端和服務器都會有所覺察。

如果不是某第一層的網絡提供商的貪婪和互相勾結，加拿大和美國早已經實現大面積光纜覆蓋。雖說包括美國和加拿大的局部在內的眾多發達地區都已實現光纜覆蓋，但是如果不是相互勾結的既得利益者從中作梗，這一進程本應進展更快。畢竟，即使用于二進制數據傳輸，同軸電纜的傳輸速度和安全性也完全不能和光纖電纜比。

我們完全可以預料到將來自由空間傳輸將遭受的企業阻力，這些因素將限制量子網絡技術走入千家萬戶。

量子密碼學同時也向信息安全領域展現了巨大的發展潛力。新加坡國立大學的阿圖爾·艾克特在2012年向美國科學促進會展示了其中一二。正如中間人攻擊在量子傳播前無計可施，任何干擾量子密鑰傳輸的嘗試也是徒勞無功的。僅僅是觀察光子就會改變后者，因而目標將提前發現攻擊。

藉由量子、光子這些最小單位傳播信息的神奇時代將會到來。量子信息的加密和安全，將是一個充滿對抗性、復雜性和挑戰性的嶄新領域。