芝加哥大学普利兹克分子工程学院和芝加哥量子交易所(CQE)的科学家，近日宣布，他们首次用一个量子网络连接了芝加哥市和郊区的实验室--几乎是美国最长量子网络长度的两倍，芝加哥网络将很快向学术界和工业界开放，它将成为美国首批公开的量子安全技术测试平台之一。
该网络目前正在使用东芝提供的技术，积极运行量子安全协议，通过光纤在芝加哥和西部郊区之间以每秒超过80000量子比特的速度分发量子密钥，东芝对该项目的参与使芝加哥网络成为学术界、政府和工业界之间独特的合作。
研究人员将使用芝加哥网络来测试新的通信设备、安全协议和算法，这些设备最终将连接美国和世界各地的远程量子计算机，这项工作代表了迈向国家量子互联网的下一步，这将对通信、计算和国家安全产生深远影响。
在阿贡国家实验室于 2020 年启动的已经 89 英里（144 公里）的量子环路的基础上，建立了一个新的 35 英里（56 公里）的延伸 ，整个网络由6个节点和124英里(200公里)的光纤传输粒子组成，这些粒子携带着量子编码信息，从美国能源部位于莱蒙特郊区的阿贡国家实验室到芝加哥南部的两栋建筑，一栋位于芝加哥大学校园，另一栋位于海德公园附近的CQE总部。它将芝加哥置于美国最大的量子网络之一的核心，并进一步巩固该地区作为全球领先的量子研究中心的地位。
“芝加哥量子网络为研究人员提供了前所未有的机会，可以在真实世界的环境中传输量子信息，并推动量子安全协议目前可能的边界，”芝加哥大学分子工程和物理Liew教授、芝加哥量子交易所主任、Argonne能源部国家量子信息科学研究中心Q-NEXT主任David Awschalom说。“这种扩展使来自学术界、工业界和政府实验室的科学家能够合作，促进我们对量子通信的基本理解，并开发一个安全的量子互联网。”
波音公司颠覆性计算和网络团队的首席科学家Jay Lowell 说：“虽然这个网络的范围令人印象深刻，但它作为如何使用量子网络的实验平台更为重要。我们期待与CQE合作，探索以新的、令人兴奋的和有用的方式将量子传感器和计算机连接在一起的量子网络架构的发展。”
量子计算机的崛起既是巨大的机遇，也是根本性的威胁，一旦投入使用，它们有望解决普通计算机几乎不可能解决的问题，从而轻松破解当前的加密技术。今年4月，美国国会议员提出了《量子网络安全防范法案》(Quantum Cybersecurity Preparedness Act)，该法案优先考虑对敏感信息进行及时的量子防加密，防止不法分子现在窃取数据，等到更强大的量子计算机成为现实时再解密。
科学家认为，量子网络可以借鉴量子力学定律，使其几乎 "无法被破解"，世界各地的专家一致认为，实现量子安全通信网络是21世纪最重要的技术前沿之一。
防黑客加密可以使用量子密钥分发，这是2022年6月6日与东芝合作在芝加哥地区量子网络上激活的量子安全技术，密钥分配是大多数互联网安全的常规部分，但量子技术可以使其几乎不受黑客攻击，在量子密钥分发中，秘密数字密钥使用量子安全协议在交流敏感数据的各方之间分发，量子密钥通过光粒子(称为光子)通过光纤网络发送，利用光子的量子特性对构成密钥的比特进行编码，任何试图拦截光子的行为都会破坏它们所持有的信息。
这种不可破解的通信在任何地方都有应用，安全通信尤其重要，包括金融、国防、投票等行业。
东芝数字解决方案副总裁Yasushi Kawakura说:“随着网络试验的开始，我们很高兴能继续与芝加哥量子交易所合作，最重要的是，我们要开发防量子技术，主动防御来自量子未来的威胁。”
创建用于加密信息的量子密钥是通过纠缠进行量子通信的一种实际应用。纠缠的粒子无论相距多远都会表现得像彼此相连一样。这意味着如果你观察一个粒子，它会改变另一个粒子，如果你同时观察两个粒子，它们的测量结果是相关的。一旦你建立了纠缠，分配了纠缠态，并在距离和时间上保持它，你就可以利用这个特性瞬间传递信息。
经典密钥的工作原理类似于信息的密码，它是由加密信息并使其安全的算法生成的。这些算法通常包含一个数学函数，可以很容易地在一个方向上解决，但很难(尽管不是不可能)逆向工程。
相关链接
[1].https://www.hpcwire.com/off-the-wire/chicago-expands-and-activates-quantum-network/
[2].https://www.popsci.com/technology/chicago-quantum-network/
