借力量子通訊技術　實現安全萬物聯網

　　量子運算所帶來的高安全性、傳輸距離無上限、暢通無阻的路徑等愿景，替萬物聯網(IoE)應用開拓無限可能。據Semiconductor Engineering網站報導，量子通訊(Quantum Communication;QC)的基本原理在于，可將量子狀態在不同地點之間傳輸，而這也是未來超安全通訊網路的基礎。

　　理論上而言，當有人對量子進行測量或觀察時，量子便會改變自身狀態，因此可確保安全通訊，即使用最簡單的二位元安全金鑰也行，極適合萬物聯網等應用平臺。盡管目前離量子加密技術成熟階段還遠得很，不過該理論已廣受討論。

　　量子通訊最令人興奮之處，在于量子金鑰分配技術(Quantum Key Distribution;QKD)使得駭客無法進入系統取得金鑰。QKD安全技術在獨立量子態光子(photon)上進行隨機資料編碼，這些光子再透過量子通道進行傳輸。

　　若有駭客試圖駭進導入QKD技術的系統，便會對量子系統本身狀態造成改變，量子通道誤碼率(Bit Error Rate;BER)增加，并警告用戶量子通道上有不速之客。

　　量子技術奠基于量子理論的二項基本定律，第一是波粒二象性原理(Wave-particle Duality Principle)，指的是量子會同時呈現波動性與粒子性行為。不過，許多科學家也質疑波粒二象性的有效程度，認為這僅在某些情況下會有條件地出現，例如波函數崩陷(wave function collapse)或在二個量子進行互動時。

　　第二是不確定性原理(Uncertainty Principle)，而這對于量子通訊攸關至極。這項理論指出，當對任何對量子特性進行測量時，量子的其他特性便會受影響，包括疊加(superposition)等等。

　　過去10年，已有科學家成功建立量子通道。這些實驗指出，加密金鑰可分布于數十公里通道，用以保持量子纏結(quantum entanglement)，以及建立安全通訊所必需的可觀察特性。

　　未來科學家希望達到數萬公里規模，希望至少能達到3.6萬公里外的同步衛星。目前的最高紀錄是144公里，而大陸與美國也正研究可達1萬公里的光纖通道。

　　光子為基礎的量子通訊最大挑戰在于，光子會消失在量子通道當中。若中介為光纖，光子將被吸收或散落其中。而在雷射等自由空間(free-space)式媒介當中，則沒有雙折射(birefringence)作用。

　　盡管距離變大，光子仍面對背光強度高、擴散(diffusion)與吸收(absorption)、大氣擾動(atmospheric turbulence)、去相干(decoherence)等問題。量子通訊技術得解決這些問題才能脫離測試階段。

　　不過，量子通訊技術還有其他艱鉅的挑戰，包括傳播通道隔絕措施，因為量子物件一旦與環境進行互動，便會失去量子性(quantumness)。而距離也將是一大問題，目前可望透過衛星轉發器或無線光通訊技術(Free-Space Optics;FSO)解決，然而若發射至太空可能會出現其他阻礙。

　　一旦量子通訊技術成熟，即可在全球傳輸完全安全、防駭的訊息，影響所及，包括各國政府、軍方，以及銀行等商業組織還有萬物聯網都將受益。此外，這些通訊可完全獨立于網際網路之外。10年后的未來會有什么技術發展很難說得準，不過，在安全通訊方面預料將有很大的突破。