量子密码术是我们这个时代最有前途的量子技术之一：在两个不同的位置生成完全相同的信息，而量子物理定律保证没有第三方可以拦截这些信息。这将创建一个可以完美加密信息的代码。

维也纳工业大学原子研究所 Marcus Huber 教授团队开发了一种新型的量子密码协议，目前已经与中国研究小组合作进行了实践测试：而目前一个通常使用的光子可以分为两个不同的状态，这里的情况更复杂：每个光子可以采取八种不同的路径。正如该团队现在能够证明的那样，这使得量子加密密钥的生成速度更快，而且对干扰的抵抗力也明显更强。结果现已发表在科学杂志《物理评论快报》上。

两个状态，两个维度

有许多不同的方式使用光子传输信息，马库斯·胡伯说，通常，实验侧重于光子的极化。例如，它们是水平振荡还是垂直振荡——或者它们是否处于量子力学叠加态，在某种意义上，它们同时呈现两种状态。类似于你如何用两个坐标描述二维平面上的一个点，光子的状态可以表示为二维空间中的一个点。

但是光子也可以独立于偏振方向携带信息。例如，可以使用有关光子当前行进的路径的信息。这正是现在所利用的：激光束在一种特殊的晶体中产生光子对。晶体中有八个不同的点可以发生这种情况，Marcus Huber 解释说。根据创建光子对的时间点，两个光子中的每一个都可以沿着八条不同的路径移动——或者同时沿着几条路径移动，这也是量子理论所允许的。

这两个光子可以被引导到完全不同的地方并在那里进行分析。八种可能性中的一种是完全随机测量的 - 但由于两个光子在量子物理上纠缠在一起，所以在两个地方总是得到相同的结果。站在第一个测量设备前的人知道另一个人当前正在第二个测量设备上检测到什么——宇宙中没有其他人可以掌握这些信息。

八态八维

我们在这里使用八种可能的路径，而不是通常情况下的两个不同的极化方向，这一事实产生了很大的不同，Marcus Huber 说，可能的量子态空间变得更大。光子不再能用二维的点来描述，从数学上讲，它现在存在于八维中。

这有几个优点：首先，它允许生成更多信息：以每秒 8307 位和每个光子对超过 2.5 位的速度，在基于纠缠的量子密码密钥生成中创造了新记录。其次，可以证明这使得该过程不易受到干扰。

对于所有量子技术，你都必须处理退相干问题，Marcus Huber 说，没有任何量子系统可以完美地屏蔽干扰。但如果它接触到干扰，那么它很容易失去其量子特性：量子纠缠被破坏。 然而，即使存在干扰，高维量子态也不太可能失去纠缠。

此外，复杂的量子纠错机制可用于补偿外部扰动的影响。在实验中，在实验室中打开了额外的灯以故意造成干扰 - 并且该协议仍然有效，Marcus Huber 说，但前提是我们实际上使用了八个不同的路径。我们能够证明，在这种情况下，仅使用二维编码就无法再生成加密密钥。

原则上，应该可以通过使用额外的自由度或更多不同的路径来进一步改进新的、更快、更可靠的量子密码协议。然而，这不仅增加了可能状态的空间，而且在某些时候正确读出状态也变得越来越困难，Marcus Huber 说。我们似乎在这里找到了一个很好的折衷方案，至少在目前技术上可行的范围内。

量子密码术是我们这个时代最有前途的量子技术之一：在两个不同的位置生成完全相同的信息，而量子物理定律保证没有第三方可以拦截这些信息。这将创建一个可以完美加密信息的代码。

维也纳工业大学原子研究所 Marcus Huber 教授团队开发了一种新型的量子密码协议，目前已经与中国研究小组合作进行了实践测试：而目前一个通常使用的光子可以分为两个不同的状态，这里的情况更复杂：每个光子可以采取八种不同的路径。正如该团队现在能够证明的那样，这使得量子加密密钥的生成速度更快，而且对干扰的抵抗力也明显更强。研究结果现已发表在科学期刊《物理评论快报》上。