真实城市环境中，四维量子加密通信首次实现
有望为构建全球量子通信网络“添砖加瓦”
加拿大科学家首次实现在真实的城市环境中借助四维量子加密技术发送信息。
图片来源：美国趣味科学官网
科技日报北京10月11日电（记者刘霞）据美国趣味科学网站10日报道，近日，加拿大科学家在两座相距300米的建筑之间，首次演示验证了四维量子加密通信。这表明，高维量子加密技术未来或可应用于自由空间的量子通信，为构建全球量子通信网络“添砖加瓦”。
随着技术的不断演进，专家担心数学加密算法未来会变得不安全，因此，将目光投向了“天生”拥有不可破解性的量子加密技术。目前，全球各地有不少科学家正研发此项技术，希望让其为数字世界的安全“保驾护航”。
量子加密利用光子对以量子比特形式存在的信息进行编码。在最简单的二维加密中，每个光子加密一个量子比特，即1或0。科学家此前已在实验室中验证过单个光子可以加密更多信息，这被称为高维量子加密，将更多信息打包到一个光子中将极大地提高数据传输速度和效率。不过，高维量子加密从未在真实环境中进行演示验证。
而在最新研究中，渥太华大学物理学院助理教授易卜拉欣·卡里米领导的团队，首次在渥太华大学的两座建筑之间发送了一条特殊的量子加密消息，其中每个光子编码两个比特的信息，提供了四种可能性：01、10、00、11，因此，被称为四维加密。
卡里米解释称，使用高维加密技术除了提升数据传输速度之外，还有助于提升通信安全，使量子通信通道对天气或其他外部影响更具抗噪性，“在一维量子通信中，如果噪音达到信号的11%，那么信道不再安全。但如果你使用四维量子通信，噪音的阈值可达19%。”
为了更好地在城市环境中使用最新技术，研究人员打算在相距5600米的范围内，发送和接收高维量子加密信息，然而，要想实现这一目标还需要克服几个问题。卡米里解释说：“最大的挑战在于空气湍流，它会使光信号发生扭曲。”
研究人员称，这一技术未来将成为涵盖地基量子网络和卫星等的全球量子通信网络的一部分。
