虽然现在可以通过 Signal 等应用程序发送加密消息，但没有系统是完全无法破解的。但有一天，加密可能会变得非常、非常难以破解——这要归功于利用量子力学的网络，量子力学是统治宇宙最小尺度的晦涩物理学分支。
你几乎肯定是在一部电子设备上阅读这篇文章，它的最基本运作方式是使用由硅基晶体管构建的比特。在非量子世界，也就是科学家所说的“经典”世界，每个比特只包含一个数字：零或一。
量子设备使用它们自己的量子比特，或“qubits”（发音类似于“Q-bits”），它们遵循量子力学的规则。这使得量子比特能够以奇妙的方式运作。例如，一个量子比特可以同时包含零和一。
量子网络可以传输这些奇特的量子比特：例如，光子，科学家可以通过支撑经典互联网的光纤线路发送光子。
这些仍处于实验阶段的网络用于连接量子设备。“现在量子计算机确实开始被制造出来，人们也确实开始更认真地考虑将它们网络化，”卡尔加里大学量子光学研究员Christoph Simon说道。
[相关：图集：一窥量子计算机核心的罕见景象]
制造一台量子计算机已经很难了，而且让量子计算机变得更大更难。“所以扩大处理能力的一种方法是将几台网络化的量子计算机纠缠起来，创建一个单一的‘超级’量子计算机，”美国国家标准与技术研究院物理学家Oliver Slattery说。
但量子网络最初（也是最著名的）用途是创建与高度不可靠的经典互联网相比，理论上要更难理解的连接。
这些超安全连接利用了一种称为量子纠缠的原理。简单来说，你可以创建“纠缠”的粒子。如果你然后观察其中一个粒子的状态，无论另一个粒子有多远，你都会影响它纠缠伙伴的状态。
你可以用它来加密信息。假设你想把一条消息发送给你隔壁城市的间谍朋友。你们两人每人会收到一对纠缠光子中的一个。测量这些光子的状态将使你和你的同事都获得一个唯一的密钥，你可以用它来加密消息，而你的朋友也可以用它来解密消息。
如果有人试图窃听密钥，这个行为本身就会影响光子，而你会知道。“你不能在不被人们检测到的情况下窃听和测量信道，”普林斯顿大学电气与计算机工程教授Nathalie de Leon说。“而且，你也不能截获和复制信息。”
由于另一个称为“不可克隆原理”的量子特性，你无法复制量子比特。但这个原理本身也是量子网络的致命弱点。如果你将一个量子比特沿着一条线路发送，它只能走很远的距离，然后就会衰减。在经典互联网中，你可以简单地转发该信息。但在量子世界中，这行不通，因为你无法复制量子比特。
因此，目前的量子网络只能将量子比特发送几公里。这意味着如果你现在通过光纤发送量子比特，你无法在城市规模以上进行。
“要实现远距离传输需要根本性的新技术，”de Leon说。也有捷径，但那些不一定安全。它们就像通过中间人传递你的信息——而你并不总是能信任中间人。
也可以完全避开光纤，将量子比特通过研究人员称为“自由空间”——也就是开放的大气层——进行传输。这就像从一座山顶向另一座山顶闪烁信号。你需要能看到对方，这使得它在大多数情况下都不切实际。而且它容易受到大气干扰。
但它在太空真空中确实有效。这使得中国卫星QUESS能够在2017年将一个量子比特从轨道“传送”到地面。虽然速度慢且效率不高，但 QUESS 的科学家（以及中国政府）希望这项技术能够形成量子卫星网络的基础。
[相关：量子隐形传态是真实的，但并非你所想]
尽管这项成就不凡，de Leon说它建立在现有工作的基础上。“这是一个非常重要的演示……我认为我们作为社区学到了很多，”她说。“但是他们所做的一切，你都可以写在十年前、十五年前。”
尽管如此，一些科学家正将注意力转向那里，建立地面站接收来自太空的量子比特。QUESS 很快将不再孤单：另一颗卫星QEYSSat，将由包括 Christoph Simon 在内的多所加拿大机构的科学家负责管理。
“我们正在确定什么是可能的和合理的，”Simon说。“坦率地说，我们正在考虑下一颗[卫星]。”
那么，所有这些连接最终能否演变成一个“量子互联网”？毕竟，当今的经典互联网最初是一个连接着实验室和大学的初级网络。
要实现这一目标还有很长的路要走，并且还有不少技术难题需要克服。例如，量子计算机需要在极低的温度下运行，几乎接近绝对零度。但大多数光纤电缆并不在极低的温度下运行。因此，两者之间的任何连接都需要克服温度差异。
但也许最大的挑战是，没有人就实际构建量子网络的材料达成一致。当今的量子网络主要使用相对简单的设备。展望未来，科学家们正试图构建更复杂的节点，这些节点可以利用量子技巧，绕过不可克隆原理，并构建更长的量子网络。
“我们还没有……确定那个类似于硅基晶体管的东西，”de Leon说。
一些研究人员希望通过将其捕获在铷蒸气中来读取量子比特。其他人则希望使用磁铁和激光的笼子来做类似的事情。de Leon 的团队想使用一种（字面上）闪亮的东西：钻石。钻石中一种称为“氮空位中心”的缺陷可以充当一种量子存储器。
“基本单元仍然不确定，”de Leon说。
在这些基本问题解决之前，量子网络在很大程度上仍将局限于实验室。尽管量子网络可能很有趣，但它们不太可能很快完全取代互联网。
“几乎可以肯定的是，为了让量子网络在实际使用中有用，经典网络需要与量子网络并行运行，”Slattery说。
