建设量子互联网是世界上许多国家的一个关键目的，这样的突破将使他们在一项有前景的颠覆性技术上具有竞争优势，并开启一个创新的新世界和无限的可能性。最近，美国能源部(DoE)公布了第一份类似的蓝图，制定了一个逐步实现量子互联网梦想的计谋。其主要目的是使其不受任何网络攻击的影响。
能源部说，它将“改变我们整个的生活方式”。预计将有近6.25亿美元的联邦资金拨给该项目。量子互联网将能够以凌驾光速的速度跨越庞大距离传输大量数据。
您可以想象所有的应用法式都可以从这样的速度中受益。传统的盘算机数据不是用0就是用1编码。量子信息同时以0和1叠加。学者、研究人员和IT专业人士将需要为量子互联网的基础设施建立设备，包罗:量子路由器、中继器、网关、集线器和其他量子工具。
基于量子互联网的理念，一个全新的行业将降生，这个理念与我们现有的通例互联网公司生态系统平行存在。通例互联网有时被称为“传统互联网”，它仍将存在。预计大型组织将依赖量子互联网来掩护数据，但小我私家消费者将继续使用传统互联网。专家预测，在保障在线生意业务宁静方面，金融部门将从量子互联网中受益。
预计医疗保健部门和公共部门也将受益。除了提供更快、更宁静的互联网体验，量子盘算还将更好地资助组织解决庞大的问题，好比供应链治理。此外，它将加速大量数据的交流，并在天文学、质料发现和生命科学领域开展大规模的传感实验。但首先让我们来解释一下量子世界的一些基本术语:量子盘算是研究基于量子理论原理开发盘算机技术的领域。
遵循量子物理定律的量子盘算机将获得庞大的处置惩罚能力，因为它可以处于多种状态，而且可以同时使用所有可能的排列执行任务。经典盘算和量子盘算的比力经典盘算在其终极层面上依赖于一种被称为布尔代数的数学分支所表达的原则。数据在任何时间点或位上都必须以独占的二进制状态处置惩罚。虽然每个晶体管或电容器在切换状态之前需要的时间是0或1，现在可以丈量到十亿分之一秒，但这些设备切换状态的速度仍然是有限的。
当我们生长到更小更快的电路时，我们开始到达质料的物理极限和应用经典物理定律的门槛。除此之外，量子世界占据了上风。在量子盘算机中，一些元素粒子，如电子或光子，可以用它们的电荷或偏振来表现0和/或1。这些粒子中的每一个都被称为量子比特，这些粒子的性质和行为组成了量子盘算的基础。
量子叠加和纠缠量子物理学最相关的两个方面是叠加原理和纠缠原理。叠加:把一个量子位看作磁场中的一个电子。电子的自旋可能与场的偏向一致，这被称为自旋向上的状态，也可能与场的偏向相反，这被称为自旋向下的状态。
凭据量子定律，粒子进入一种状态叠加，在这种状态下，它的行为就似乎同时处于这两种状态。每一个使用的量子位都可以是0和1的叠加。
纠缠:在某种水平上相互作用的粒子保持一种毗连，可以成对地相互纠缠，这个历程被称为关联。知道一个纠缠粒子的自旋状态——向上或向下——可以让我们知道它同伴的自旋偏向是相反的。量子纠缠允许相隔不行思议距离的量子位元瞬间相互作用(不受光速限制)。无论相关粒子之间的距离有多远，只要它们是伶仃的，它们就会保持纠缠。
综上所述，量子叠加和量子纠缠极大地增强了盘算能力。在任何给定时间，普通盘算机中的2位寄存器只能存储四种二进制设置(00、01、10或11)中的一种，而量子盘算机中的2量子位寄存器可以同时存储所有四个数字，因为每个量子位代表两个值。
如果增加更多的量子位，增加的容量会以指数形式扩展。什么是量子互联网量子互联网是一个网络，它将让量子设备在一个使用量子力学奇特定律的情况中交流一些信息。从理论上讲，这将给量子互联网带来前所未有的能力，而这些能力在今天的web应用法式中是不行能实现的。
在量子世界中，数据可以以量子位元的状态举行编码，而量子位元可以在量子盘算机或量子处置惩罚器等量子设备中生成。而量子互联网，简朴地说，将包罗通过一个由物理上分散的多个量子设备组成的网络发送量子位。至关重要的是，这一切都要归功于量子态特有的野性特性。
这听起来可能类似于尺度的互联网。可是，通过量子通道(而不是经典通道)发送量子位，有效地意味着使用粒子在最小尺度上的行为——即所谓的“量子态”。不出所料，量子比特不能用来发送我们熟悉的那种数据，好比电子邮件和WhatsApp消息。
但量子位的奇怪行为为其他更小众的应用领域带来了庞大的机缘。量子通信用量子比特武装起来的研究人员正在探索的最令人兴奋的途径之一是通信宁静。
量子宁静将我们引向量子密码学的观点，量子密码学使用物理学来开发一种完全宁静的密码系统，在消息的发送方或吸收方不知情的情况下不会被破坏。本质上，量子密码学是基于使用单个粒子/光波(光子)和它们固有的量子特性来开发一个不行破解的密码系统(因为它不行能丈量任何系统的量子状态而不滋扰该系统)。
量子密码学使用光子来传输密钥。一旦密钥被传输，就可以使用普通密钥方法举行编码和编码。可是光子是如何成为钥匙的呢?如何将信息附加到光子的自旋上?这就是二进制代码发挥作用的地方。
每一种光子的自旋都代表一条信息——通常是1或0，表现二进制代码。这段代码使用一串1和0来建立连贯的信息。
例如，11100100110可以与h-e-l-l-o对应。所以二进制代码可以被分配给每个光子-例如，一个垂直自旋的光子(|)可以被分配1。通例的非量子加密可以以多种方式事情，但通常信息是加密的，而且只能用密钥解密。
诀窍是确保那些你试图隐藏信息的人不会获得你的密匙。但这种加密技术也有弱点。某些产物(称为弱键)恰好比其他产物更容易剖析。
此外，摩尔定律不停提高我们盘算机的处置惩罚能力。更重要的是，数学家们一直在开发新的算法，以便更容易地剖析密钥。
量子密码学制止了这些问题。在这里，密钥被加密成一系列光子，这些光子在试图共享秘密信息的双方之间通报。海森堡不确定性原理指出，对手无法看到这些光子而不改变或破坏它们。
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