據法新社報道，這個寬3英尺（約合0.9米）的“儲物間”位于芝加哥大學的一個實驗室內。“儲物間”里有一排硬件，它們“小心翼翼地”將量子發射到光纖網絡中。其目標是，利用大自然中最小的物體共享無法被破解的加密信息——并最終將能夠進行海量計算的量子計算機連接成網絡。
設備間LL211A那具有迷惑性的樸素外觀掩蓋了這個項目的重要性。量子研究對互聯網的未來極端重要，因為量子互聯網可以保護金融交易和醫療數據，防止身份被盜用，以及阻止黑客入侵。
榮獲今年諾貝爾物理學獎的三名物理學家在量子領域開展的研究為構建未來的互聯網鋪平了道路。
在廣泛應用之前，量子研究仍有許多障礙需要克服。銀行、醫療公司和其他實體正開始進行量子互聯網實驗。一些行業也開始試用早期的量子計算機，看它們最終是否能破解現有計算機無法解決的問題，例如發明新藥來治療棘手的疾病。
全球網絡示意圖（視覺中國）
芝加哥大學量子研究團隊的研究生格蘭特·史密斯說，目前還無法想象所有潛在用途。
他說：“當人們首次創造出連接研究型計算機、大學和國家實驗室的互聯網雛形時，他們無論如何都預料不到電子商務的出現。”
量子物理學研究始于20世紀初。當時，科學家發現，宇宙中最微小的物體——原子和亞原子粒子——的行為方式與宏觀世界中的物質不同，例如，它們似乎可以同時出現在多個地方。
這些被稱為第一次量子革命的發現帶來了激光和原子鐘等新技術。而現在的研究則有助于科學家進一步利用量子世界的特殊能力。芝加哥大學普里茨克分子工程學院教授、量子研究團隊負責人戴維·奧沙洛姆稱，這是第二次量子革命。
他說，該領域正“試圖將大自然在最基礎層面上的行為方式應用到我們的世界中來，并利用這些行為來開發新技術和應用方式”。
現有計算機和通信網絡通過將信息分解成長長的比特流——通常是代表0或1的電脈沖或光脈沖——來存儲、處理和傳輸它們。
量子信息的基本單位是量子比特，它可以既是1也是0，亦可處于任意中間態。這種靈活性被稱為“疊加態”，這一特性使得它們能夠以新的方式處理信息。一些物理學家把它們比作一枚旋轉的硬幣，即同時處于正面和反面狀態。
量子比特還能呈現出“糾纏”狀態，即兩個或兩個以上粒子有著密不可分的聯系，即便相互之間的物理距離再遙遠，也可以精確地互相映射，愛因斯坦稱之為“幽靈般的遠距作用”。
這個壁櫥里的硬件與一個長124英里（約合200公里）的光纖網絡相連。該網絡從該大學位于芝加哥南部的校園一直延伸到西郊的兩座實驗室。
該研究團隊正在利用光子通過網絡發送加密密鑰，以觀察它們在高速公路、橋梁和收費站之下的光纖中的運行情況。量子極其脆弱，很容易因受到微小干擾（比如振動或溫度變化）而發生故障，因此在現實世界中長距離發送它們是很困難的。
在芝加哥大學地下室的這個壁櫥里，一臺機器會釋放出成對的處于糾纏態的光子，并通過網絡將一對光子中的一個發送到30英里外的一座實驗室。一個加密密鑰被編碼在一串成對的光子上。
因為成對的光子處于糾纏態，所以它們是完全同步的。奧沙洛姆說：“在某種意義上，你可以把它們視為單一信息。”
當行進的光子到達網絡另一邊的實驗室時，那里的科學家會對它們進行測量并提取密鑰。
奧沙洛姆說，任何試圖侵入該網絡攔截密鑰的人都會失敗，因為量子力學定律規定，任何試圖觀測處于量子態的粒子的行為都會自動改變這些粒子，并破壞其傳遞的信息。發送者和接收者也會被提醒注意未遂的“竊聽”行為。
這便是科學家認為該技術具有廣闊前景的原因之一。
耶魯大學物理學教授史蒂文·格文在談到量子技術領域的最新發現時說：“人們需要克服巨大的技術困難，但你可以說，這可能與20世紀的技術革命同等重要，那時的技術革命為我們帶來了激光、晶體管和原子鐘，還有全球定位衛星和互聯網。”
科學家正在位于波士頓、紐約、馬里蘭和亞利桑那的類似測試基地做實驗。荷蘭、德國、瑞士和中國也設有實驗性網絡。
他們的目標是，有朝一日通過光纖和衛星連接，將所有這些測試基地連接成一個最終橫跨全球的量子互聯網雛形。隨著量子網絡的發展，最理想的情況是，它不僅可以用于發送加密信息，還可以連接量子計算機并提高后者的運算能力，就像云端之于現有計算機。
史密斯說：“量子互聯網的概念正處于誕生過程中。”
