之前我们阐发过量子计较机最新进展，得出结论量子通讯项目要落地，实际上是不实际的。此刻我们再从手艺上阐发看看。

起首引见一下现代通讯收集的根基工作道理。2台电脑彼此传输数据，需要在它们之间成立一条通讯线路，见图1。假如5台电脑彼此传输数据，就需要在它们两两之间都成立一条通讯线路，合计得建10条线路，见图2。假如有N个电脑彼此之间要传输数据，那末需要建几多条通讯线路呢？这在数学上称为组合问题，合计通讯线路数为：N＊（N－1）／2 。当N为1万时，需要毗连的线路总数约为5万万条。而本日的互联网上，电脑、手机和各类数字装备达几十亿台之多，用图2所示的两两相联的法子绝对行欠亨。

为领会决年夜量电脑彼此之间通讯的连接问题，就必需引入各类收集布局。例如图3的星形收集，就可以把5台电脑彼此连接起来，把所需通讯线路总数从10条削减到5条，并且把每台电脑的连网接口减为1个。这类星形收集在削减通讯线路的同时却增添了一个收集没备，这就是位在图3中心的数据互换机或是路由器。当毗连装备良多，彼此距离又远时，增添收集装备削减毗连线路总数是十分需要的。

进一步我们能够把两个相距遥远的星形收集用一条通讯线路把它们毗连起来，让它们之间任何两台电脑之间能够传输数据，见图4。再进一步，互联网办事供给商用4条通讯线路和一台路由器把4个星形的局域收集毗连成互联网的一部门，在这个收集上任何两台电脑之间都能够彼此传输数据，见图5。

在毗连不计其数台电脑的具有复杂布局的互联网上，如何包管每台电脑把数据准确无误的传送到方针电脑，又若何让年夜量数据在传输时避免拥堵冲突，高效平安地同享毗连线路，此中的要害就是釆用了分组互换手艺和TCP／IP收集通信和谈。电脑之间通讯的数据都是分成一个个数据包，这些数据包中又添加了发送电脑和起点电脑的地址消息。这些数据包是由0、1构成的连续串电讯号，它们在互联网上被高度主动化的互换机、路由器进行辨认和处置，一路接力传送，被涓滴无误地投递目标地。

本日互联网成功的要害就是TCP／IP收集通信和谈，和履行该和谈的互联网上不计其数的互换器、路由器等电子装备。互联网上数据传输时有4年夜特点：1）数据被切割成很多数据包，这些数据包犹如邮件包裹一样在互联网上传送；2）每组数据包都自带地址消息；3）互联网的路由器、互换机等收集装备就像邮局一样，把带有地址消息的数据包经由过程一站站的接力传送，最初把数据包投递目标地（即方针电脑）；4）数据包在互联网上传输时见缝插针、错了重发，传输路径是完全不肯定的。

互联网的保存和成长的基石就是互联网上浩繁的路由器、互换机和批示这些收集装备协同工作的TCP／IP收集通信和谈。没有这些收集装备和通信和谈，电脑之间要相互通讯就只能在它们两两之间都拉一根传输线，就像上面图2的收集布局。最初城市上空必定会发生图6的结果。当电脑等数字终端装备的总数增添时，这类方案底子就是走头无路！而所谓的“量子通讯”就是要重走这条老路、绝路末路。

“量子通讯”的量子密钥分发和谈（不管是BB84或其它各类新和谈）都是一种端到真个和谈，它的消息流是没法朋分成一个个数据包的。并且承载这些消息的也不是保守的电讯号，它们完全没法接管互联网上的路由器和互换机的处置。因此量子密钥分发与本日的互联网布局冰炭不洽，“量子通讯”要走入千家万户只能再次在城市上空或地下修建图6如许恐怖的蜘蛛网。

为了不蜘蛛网的为难，“量子通讯”要组网只要两条线路可走，可是它们都是坎坷曲折的羊肠巷子。

第一条线路：

利用保守的电子手艺修建公用的路由器、互换机等组网装备，量子密钥每到一个收集节点就转化为电讯号接管这些公用组网装备的转驳处置。从手艺层面来看，这与今朝的京沪量子通讯干线上的可托任中继站是一个条理的。由于量子密钥在收集转驳进程中被屡次频频转化成保守电讯号，密钥在传输进程一路裸跑，这就必需在收集的各个转发节点上实施“物理隔离”。

何谓“物理隔离”？这意味着所有这些公用收集装备必需昼夜24小时保卫不让任何人接触。这就必定引发别的一系列的平安隐患：1）若何包管这支保卫团队中每一个成员的绝对靠得住和虔诚？2）假如利用长途监控系统，那末这些长途监控系统的通讯平安又用甚么方式来包管？莫非再用量子通讯来庇护长途监控系统？这还完没完？3）若何包管这些公用收集装备的设想、制造和保护人员的虔诚靠得住？甚么样的公司才能供给绝对平安靠得住的装备和产物呢？

第三个问题现实上是无解的。由于公用收集装备制造进程中必然会牵扯浩繁的零部件供给商和集成商，谁也不克不及包管在最初的产物中不具有成心或无意中生成的各类平安缝隙和黑客后门通道！扶植者们本身认为这些公用收集装备是“可托任的”固然也能够，问题是如何让他人也认同你，特殊那些寻求绝对秘密的非凡用户凭甚么信赖你。请留意这里用的满是保守电子装备，这与量子物理已毫无关系。

保守的暗码系统的不雅念却正好相反，保守暗码系统在设想结构时就安身在如许一点上：不克不及信赖任何人。通讯系统的任何装备、任何和谈规约、任何软件全数是公然通明的，此中也包罗加密解密的算法，也不会那末多的“物理隔离”。通讯两边只需持有配合的密钥，就可以包管两边通讯的高度平安。发送的文本经密钥加密后引成的密文能够在任何通讯装备和线路上传输，密文允许被任何人搜集、复制和阐发，爱怎样折腾都能够，可是只要把握密钥的领受者才能把密文解密获得明文文本。很明显，庇护密钥要比庇护全部通讯系统（此中包罗很多的中继站、路由器和互换机）要靠得住和可行很多。

典范暗码系统与今朝扶植的“量子通讯”项目的素质不同不在手艺层面上，而在整体的结构和思惟上。典范暗码系统的起点是不信赖任何人，而在建的“量子通讯”项目必需要依靠和信赖很多人！经由过程如许的阐发对照，我们能够清晰地熟悉到第一条线路底子就是一条死胡同，它作为过渡方案都是不及格的。

第二条线路：

研制量子路由器、量子互换机等一系列组网的装备。包管量子密钥在收集上一路传驳无需转换成保守电讯号。这类方案在纸上说说固然能够，但今朝项目实行的根本底子不具有。这个事理实际上是不难理解的。保守的路由器、互换机其实就是公用的电子计较机。同理，量子路由器、量子互换机必然就是公用的量子计较机。由于这些公用的装备必需对存储在多个量子位（Qbit）上的量子消息作快速切确的节制和丈量，还要把输出成果送往下一站。从素质上看，这些量子收集装备就是量子计较机，比拟通用的量子计较机，它可能在算法上比力固订单一，但在精度、不变度和处置速度上可能会有更高更多的要求。

今朝量子计较机还只具有书本上和尝试室里，建成能够适用的量子计较机还漫长的道路要走。由于单个原子或光子的量子状况很是的敏感和懦弱，而这恰是量子密钥分发理论上有很高平安性的主要缘由，由于对量子状况的盗取、不雅察、复制的任何诡计城市引发量子状况的改变而被发觉。可是这必定致使对它们一般的节制和丈量也变得十分的坚苦。更让人纠结的是这类量子状况会主动消逝，又称量子退相关。为了连结量子状况，科学家们采取纠错手艺，利用浩繁的物理量子位来组织一个逻辑量子位，确保量子状况的持久切确的保持。

今朝能做到连结一毫秒摆布量子状况的一名逻辑量子位仍算很不错的成果了，制成真正能够适用的一名逻辑量子位还良多�����APP工作要做。然后还要做多位的逻辑量子位，这今后才能建立量子计较机。打个比方，此刻有点像19世纪末，连第一个能够适用的电子管还没有做出来，固然也就不具有制造年夜型通用电子计较机的可能。

“量子通讯”和量子计较机的焦点手艺是相通的，它们素质上都与量子状况的制备、节制和丈量手艺紧密亲密相干。成长“量子通讯”和量子计较机必需两条腿走路，没有量子计较机手艺的长足前进，片面扶植“量子通讯”收集必然行不稳走不远。

量子计较机的适用化、项目化是一个持久艰难的进程，这必定了近期内“量子通讯”没有组网的可能性，除非采取上述第一条线路，引入很多“物理隔离”装备，从而致使比典范公钥暗码系统远为严峻的平安隐患。

即便有一天量子计较机的手艺问题全数处理，也制造出了适用的量子路由器、量子互换机等收集装备，但这仍是远远不敷的，更要害的是制订有用的量子通讯收集和谈，而这一步现实上是最坚苦的。量子收集和谈是“量子通讯”项目化的重中之重，是“量子通讯”的节制性项目，不逾越这个妨碍，“量子通讯”的项目化不具有可行性。

量子暗码的收集通讯和谈连书面的会商草案都没有，此刻谈论“量子通讯”的组网装备为时过早。本文引入了量子路由器、量子互换机，可能还应包罗量子中继站等等组网装备只是为了会商的便利。这些装备今朝底子就不具有，未来可能也会有转变，也有可能底子不会呈现。