量子密码学新突破，成第二次量子革命后的核心科学

文／陈根

基于量子力学最强大的特性和资源，如量子纠缠、隐形传态和不可克隆定理的新型技术的快速发展，量子信息成为了第二次量子革命背后的核心科学。

与此同时，当前，经典密码系统的脆弱性不仅成为对当前的潜在威胁，更是对未来具有更为严重和现实的威胁。今天，窃听者可能截获他们无法解密的密码。一旦技术上有足够大的量子计算机可用，他们就可以存储这些加密的通信并等待其解密。这意味着消息的机密性可能具有非常有限的生命周期。

在这样的背景下，量子密码学对应而生。量子密码学可以说是量子信息科学中发展最快的领域，是某种量子比特——由单光子组成：光的粒子，它们也被称为单个光子或光的量子比特，而这则是极难被黑客破解的。

然而，为了使这些光的量子比特稳定并正常工作，它们需要被储存在接近绝对零度的温度下——也就是零下270摄氏度，这需要大量的电力和资源。然而，在最近发表的一项研究中，来自哥本哈根大学的研究人员展示了一种在室温下存储这些量子比特的新方法，其时间比以前显示的长一百倍。

研究人员表示，他们已经为我们的存储芯片开发了一种特殊的涂层，帮助光的量子位在室温下时是相同和稳定的。此外，他们的新方法使我们能够将量子比特存储更长的时间，也就是毫秒而不是微秒，而这在以前却是不可能的。

无疑，记忆芯片的特殊涂层使得存储光的量子比特变得更加容易，而不需要大冰柜，后者操作起来很麻烦，而且需要大量的电力。因此，新发明将更便宜，更符合未来工业的需求。此外，在室温下存储这些量子比特的好处是，它不需要液态氦或复杂的激光系统进行冷却。

另外，这是一项更简单的技术，可以更容易地在未来的量子互联网中实施。当然，量子密码术无疑是迄今为止最成熟的量子技术，但理论和实验工作都面临着许多挑战和悬而未决的问题。而尽管这项新发现是量子研究的一个突破，但它也仍然需要更多的工作。