量子版網盤：加拿大研究人員展示如何安全備份量子比特數據

解決方案在于加密過程中安全復制量子數據，可無限次拷貝。

滑鐵盧大學量子計算研究所的研究人員開發出一種備份量子信息的方法，克服了根本性的"不可克隆"難題。研究人員表示，這將有助于在未來量子版的Dropbox或Google Drive等網盤中可靠地創建云數據備份。量子計算是計算領域的下一個前沿，有望實現比當今最快超級計算機快指數倍的計算能力。

該技術依賴于量子比特，即二進制比特的量子版本。然而與二進制比特不同，量子比特不僅存在于兩種狀態；它們能在疊加態中存儲大量信息。這使量子比特的數據存儲能力呈指數級增長，從而可用于執行大規模計算。研究機構和私營公司正致力于構建采用此技術的計算機，以幫助計算復雜問題的解決方案，例如藥物研究甚至應對氣候變化。

不可克隆定理

量子比特的一個顯著特性是在被讀取時傾向于丟失狀態。這對量子通信等應用至關重要，因為竊聽者會改變量子比特的量子狀態。這被稱為不可克隆定理，一直被視為量子應用的優勢。然而，這給其他領域帶來了重大難題，因為數據無法在不被破壞的情況下復制。因此，來自量子態的數據必須轉換為二進制格式才能存儲。

由于疊加態的存在，僅擁有100個量子比特的量子計算機就可能存儲2^100個信息狀態。這是二進制計算機無法存儲的，促使人們需要將量子信息存儲在量子態中。不可克隆定理給量子研究人員帶來了重大挑戰，他們試圖通過不完美克隆和概率性克隆（利用混合態廣播）等方案來克服該難題。雖然這些方案假設量子數據的不完美副本同樣有用，但我們也知道不完美的數據可能導致錯誤快速累積，需要額外的量子糾錯。這促使研究人員開發更可靠的量子數據復制方法。

如何復制量子數據？

應用數學系信息與人工智能物理學講席教授阿希姆·肯普夫與當時在滑鐵盧大學從事博士后研究工作的山口浩司共同發現了一種復制量子信息而不破壞它的方法。研究人員指出，如果在加密過程中復制量子數據，人們就可以隨意制作任意數量的副本。

山口浩司在新聞稿中解釋道："這個方法可以繞過不可克隆定理，因為當選取并解密一個加密副本后，解密密鑰會自動失效，即該解密密鑰是一次性密鑰。"這種一次性密鑰很有用，因為它能實現量子云中的數據存儲和檢索，服務于其既定目的。

該研究成果已發表在《物理評論快報》期刊上。

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