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博士生布莱恩·柯比（左）、丹尼尔·琼斯（中）和迈克尔·布罗斯基（右）在美国马里兰州的阿德尔菲市的RDECOM研究实验室的量子网络试验台旁边，他们正在为战场上的作战人员研发更安全可靠的通信手段。
近年来，激光、纳米物理学、量子光学和光子学等领域的长足进步，催生了一门新的学科——量子信息科学（Quantum Information Science，简称QIS），它的研究对象是量子系统中的编码信息，包括了量子计算、量子通信和量子传感等子领域。学界普遍认为，量子信息科学有潜力在未来带来一场信息处理方式的重大变革。
据《自然》合作伙伴杂志《量子信息》近日刊发的一篇研究论文称，美国陆军下属的企业研究实验室（ARL）——研究发展工程司令部研究实验室（RDECOM Research Laboratory）的科学家们发现了一种新方法，可以在传输过程中对量子信息进行保护，从而为战场上的作战人员提供更安全、更可靠的通信手段。
如果要对量子信息加以利用，科学家们必须找到处理和传输量子信息的可靠方法——来自该实验室计算和信息科学理事会的博士生们正在着手解决这个问题，他们是丹尼尔·琼斯（Daniel Jones）、布莱恩·柯比（Brian Kirby）和迈克尔·布罗斯基（Michael Brodsky）。
布罗斯基介绍道：“在经典物理学的世界里，信息在被操作和传输的过程中经常遭到破坏，正如每个人都熟悉在信号接收不良的地区用手机通话时听到的嘈杂噪音一样。因此，通信工程师一直在研究各种过滤掉噪音的技术。”在传统通信中，过滤方法是相当简单的，因为它在当地——接收信息的位置——就能进行，例如直接在你的手机或接入互联网的路由器中进行。
而在量子世界中，事情就复杂得多了。该实验室的研究小组一直在研究如何过滤通过光纤电信链路发送的、来自小块量子信息——量子比特或量子位元——的噪音。他们发现，过滤操作并不一定要由接收方完成。柯比指出：“包含编码信息的量子态所具有的自然属性让在网络中不同位置进行过滤的操作变得更加容易。”具体来讲，如果要修复通过特定路径发送的量子位元，你可以对其他经过不同路径的量子位元安装过滤器而实现。
布罗斯基展望道：“我们相信这项研究有可能给网络安全技术带来革命性的变化，为未来的作战人员提供安全的秘密共享和认证方式。此外，它将会推进开发更优良的用于位置导航和定时的传感仪器以及量子计算机，这些设备将可能有助于合成具有按需应变特性的新型特殊材料。”研究人员最后表示，如果要让量子技术成为现实，那么就必须建立一个大规模的实地部署的试验台，从而指导量子硬件和软件的开发与研究。
科界原创
编译：朱明逸
审稿：阿淼
责编： 唐林芳
期刊来源： 《自然合作伙伴杂志·量子信息》
期刊编号： 2056-6387
原文链接：
https://www.eurekalert.org/pub_releases/2018-11/uarl-asr112118.php
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