借力量子通讯技术　实现安全万物联网

　　量子运算所带来的高安全性、传输距离无上限、畅通无阻的路径等愿景，替万物联网(IoE)应用开拓无限可能。据Semiconductor Engineering网站报导，量子通讯(Quantum Communication;QC)的基本原理在于，可将量子状态在不同地点之间传输，而这也是未来超安全通讯网路的基础。

　　理论上而言，当有人对量子进行测量或观察时，量子便会改变自身状态，因此可确保安全通讯，即使用最简单的二位元安全金钥也行，极适合万物联网等应用平台。尽管目前离量子加密技术成熟阶段还远得很，不过该理论已广受讨论。

　　量子通讯最令人兴奋之处，在于量子金钥分配技术(Quantum Key Distribution;QKD)使得骇客无法进入系统取得金钥。QKD安全技术在独立量子态光子(photon)上进行随机资料编码，这些光子再透过量子通道进行传输。

　　若有骇客试图骇进导入QKD技术的系统，便会对量子系统本身状态造成改变，量子通道误码率(Bit Error Rate;BER)增加，并警告用户量子通道上有不速之客。

　　量子技术奠基于量子理论的二项基本定律，第一是波粒二象性原理(Wave-particle Duality Principle)，指的是量子会同时呈现波动性与粒子性行为。不过，许多科学家也质疑波粒二象性的有效程度，认为这仅在某些情况下会有条件地出现，例如波函数崩陷(wave function collapse)或在二个量子进行互动时。

　　第二是不确定性原理(Uncertainty Principle)，而这对于量子通讯攸关至极。这项理论指出，当对任何对量子特性进行测量时，量子的其他特性便会受影响，包括叠加(superposition)等等。

　　过去10年，已有科学家成功建立量子通道。这些实验指出，加密金钥可分布于数十公里通道，用以保持量子缠结(quantum entanglement)，以及建立安全通讯所必需的可观察特性。

　　未来科学家希望达到数万公里规模，希望至少能达到3.6万公里外的同步卫星。目前的最高纪录是144公里，而大陆与美国也正研究可达1万公里的光纤通道。

　　光子为基础的量子通讯最大挑战在于，光子会消失在量子通道当中。若中介为光纤，光子将被吸收或散落其中。而在雷射等自由空间(free-space)式媒介当中，则没有双折射(birefringence)作用。

　　尽管距离变大，光子仍面对背光强度高、扩散(diffusion)与吸收(absorption)、大气扰动(atmospheric turbulence)、去相干(decoherence)等问题。量子通讯技术得解决这些问题才能脱离测试阶段。

　　不过，量子通讯技术还有其他艰钜的挑战，包括传播通道隔绝措施，因为量子物件一旦与环境进行互动，便会失去量子性(quantumness)。而距离也将是一大问题，目前可望透过卫星转发器或无线光通讯技术(Free-Space Optics;FSO)解决，然而若发射至太空可能会出现其他阻碍。

　　一旦量子通讯技术成熟，即可在全球传输完全安全、防骇的讯息，影响所及，包括各国政府、军方，以及银行等商业组织还有万物联网都将受益。此外，这些通讯可完全独立于网际网路之外。10年后的未来会有什么技术发展很难说得准，不过，在安全通讯方面预料将有很大的突破。