量子網(wǎng)絡(luò)捍衛(wèi)隱私

羅伊德

將來有這樣的技術(shù)，能讓我們搜尋、瀏覽網(wǎng)頁時(shí)，不再留下任何記錄。

近年來要保住隱私可不容易，尤其是在網(wǎng)絡(luò)上，每次用Google找數(shù)據(jù)，你的喜好就會(huì)被留傳后世——至少會(huì)留傳給廣告主。目前上網(wǎng)搜尋就算匿名，還是會(huì)暴露出使用者的個(gè)人信息。

不過，物理定律或許能拯救我們。

已經(jīng)有銀行等機(jī)構(gòu)透過特別的“量子頻道”進(jìn)行通訊，這種加密傳輸法幾乎不可能破解。也就是說，在你做在線搜尋時(shí)，能保護(hù)查詢內(nèi)容不被攔截竊聽的技術(shù)已經(jīng)存在。而且，未來還有一種新的“量子版”網(wǎng)絡(luò)，能讓你在送出查詢及接收結(jié)果的過程中，保證沒有人(連Google也不會(huì))知道你問了什么問題。更重要的是，這種確保查詢隱私的技術(shù)，也能保證整個(gè)在線活動(dòng)過程中，你的隱私都不會(huì)被侵犯。

絕對保密的魔法

量子物理能夠?qū)崿F(xiàn)絕對隱私的能力，是基于一項(xiàng)簡單的事實(shí)：量子世界里的系統(tǒng)有個(gè)“不可復(fù)制定理”，對量子字節(jié)成的字符串(可用來代表字或句子)也同樣適用。也就是說，竊聽量子頻道(通常是一條載有多重偏振狀態(tài)光子的光纖)時(shí)，勢必?zé)o法在不擾亂頻道的情況下“聽”到通訊內(nèi)容，所以一定會(huì)被發(fā)現(xiàn)。

多虧了不可復(fù)制定理，已經(jīng)有數(shù)種不同的量子加密技術(shù)可用來交換數(shù)據(jù)并保持完整的隱私。然而，這類技術(shù)都預(yù)設(shè)允許收件人讀取你傳送過去的數(shù)據(jù)，也就是說，只把傳給Google的查詢內(nèi)容加密，并無法保住隱私。不過，2008年我和意大利比薩高級師范學(xué)校的喬凡尼堤、巴維亞大學(xué)的麥孔內(nèi)發(fā)現(xiàn)，不可復(fù)制定理也能做到私密查詢。在我們設(shè)計(jì)的協(xié)議中，使用者必須傳送一個(gè)“量子提問”給搜尋引擎，它是一串量子位，同時(shí)包含一個(gè)真問題及一個(gè)假問題(假問題是什么都沒關(guān)系，也可以用計(jì)算機(jī)隨機(jī)產(chǎn)生)。

搜尋引擎會(huì)在數(shù)據(jù)庫中找出這兩個(gè)問題的結(jié)果，然后把問題與結(jié)果包裝成新的量子封包回傳。如果搜尋引擎私自把問題復(fù)制下來，你的計(jì)算機(jī)會(huì)偵測到原始問題的量子態(tài)被擾亂了，于是你就會(huì)發(fā)現(xiàn)隱私被侵犯。此外，搜尋引擎提供結(jié)果時(shí)并不須實(shí)際偵測(更別說復(fù)制)問題編碼成的位字符串，也就是說，不必知道問題是什么。

技術(shù)上可行

雖然以今日的計(jì)算機(jī)、數(shù)據(jù)庫和網(wǎng)絡(luò)硬件，還無法完成這種魔法，但我們發(fā)現(xiàn)在技術(shù)上并非無法實(shí)現(xiàn)。量子私密查詢的第一項(xiàng)要求，就是最基本的量子網(wǎng)絡(luò)。這種網(wǎng)絡(luò)的雛形可能在5～10年內(nèi)就會(huì)出現(xiàn)。

私密網(wǎng)絡(luò)搜尋的第二項(xiàng)要求是，使用者和數(shù)據(jù)服務(wù)器都要用最基本的量子計(jì)算機(jī)，也就是能儲存與處理量子位的計(jì)算機(jī)。可能也會(huì)在5～10年內(nèi)出現(xiàn)。

要回答使用者的量子多重提問，搜尋引擎的數(shù)據(jù)庫必須支持同時(shí)回答提問內(nèi)每個(gè)問題的功能。要做到這點(diǎn)，必須用到一種新的數(shù)據(jù)儲存型式，叫做量子隨機(jī)存取內(nèi)存。

目前已經(jīng)有實(shí)驗(yàn)室展示出量子搜尋引擎數(shù)據(jù)庫的雛型。(摘自臺灣《科學(xué)人》翻譯／王怡文)(編輯／唐馨)