量子版网盘：加拿大研究人员展示如何安全备份量子比特数据

解决方案在于加密过程中安全复制量子数据，可无限次拷贝。

滑铁卢大学量子计算研究所的研究人员开发出一种备份量子信息的方法，克服了根本性的"不可克隆"难题。研究人员表示，这将有助于在未来量子版的Dropbox或Google Drive等网盘中可靠地创建云数据备份。量子计算是计算领域的下一个前沿，有望实现比当今最快超级计算机快指数倍的计算能力。

该技术依赖于量子比特，即二进制比特的量子版本。然而与二进制比特不同，量子比特不仅存在于两种状态；它们能在叠加态中存储大量信息。这使量子比特的数据存储能力呈指数级增长，从而可用于执行大规模计算。研究机构和私营公司正致力于构建采用此技术的计算机，以帮助计算复杂问题的解决方案，例如药物研究甚至应对气候变化。

不可克隆定理

量子比特的一个显著特性是在被读取时倾向于丢失状态。这对量子通信等应用至关重要，因为窃听者会改变量子比特的量子状态。这被称为不可克隆定理，一直被视为量子应用的优势。然而，这给其他领域带来了重大难题，因为数据无法在不被破坏的情况下复制。因此，来自量子态的数据必须转换为二进制格式才能存储。

由于叠加态的存在，仅拥有100个量子比特的量子计算机就可能存储2^100个信息状态。这是二进制计算机无法存储的，促使人们需要将量子信息存储在量子态中。不可克隆定理给量子研究人员带来了重大挑战，他们试图通过不完美克隆和概率性克隆（利用混合态广播）等方案来克服该难题。虽然这些方案假设量子数据的不完美副本同样有用，但我们也知道不完美的数据可能导致错误快速累积，需要额外的量子纠错。这促使研究人员开发更可靠的量子数据复制方法。

如何复制量子数据？

应用数学系信息与人工智能物理学讲席教授阿希姆·肯普夫与当时在滑铁卢大学从事博士后研究工作的山口浩司共同发现了一种复制量子信息而不破坏它的方法。研究人员指出，如果在加密过程中复制量子数据，人们就可以随意制作任意数量的副本。

山口浩司在新闻稿中解释道："这个方法可以绕过不可克隆定理，因为当选取并解密一个加密副本后，解密密钥会自动失效，即该解密密钥是一次性密钥。"这种一次性密钥很有用，因为它能实现量子云中的数据存储和检索，服务于其既定目的。

该研究成果已发表在《物理评论快报》期刊上。

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