随着量子技术迅速进入现实世界，进入工厂车间、数据中心和其他关键基础设施，它正在重塑人们对网络构建方式、数据传输方式和问题解决方式的期望。——’
由于量子计算可以并行评估许多可能的解决方案，因此它可以解决经典系统长期以来难以有效解决的挑战，例如复杂的路由、调度和库存优化。
量子硬件方面的进展持续加速，IBM 的量子网络解决方案有望在未来几年内问世，而富士通则计划在 2030 年推出自己的系统。
但伴随这种进步而来的是风险：使量子计算机成为强大优化器的相同进步，也对当前的加密方法构成了威胁。 事实上，专家预测，到 2029 年，量子计算机很可能能够在几分钟内破解广泛使用的公钥加密方案。 （这一里程碑被称为 Q 日，标志着如今的’密码学将不再被认为是安全的。）
由于不法分子在不久的将来就能获得量子计算机，因此网络需要能够抵御经典攻击和量子攻击。
了解量子技术能够做什么，以及它如何改变网络和安全，对于构建支持新功能而不危及系统和数据的量子就绪基础设施至关重要。
经典网络与量子网络：它们有何不同？
要了解量子力学及其如何开启新的可能性，将其与当今使用的经典网络进行比较会有所帮助。
传统网络
量子网络的设计现实
对高质量量子比特和干净传输路径的需求，很快使关于量子网络的讨论变成了关于 如何’保持量子信息在网络中一点到另一点的完整性的讨论。
以下是一些量子网络所需技术的例子。
设计低损耗链路
要创建支持计算机之间量子相互作用的物理网络，需要损耗极低、光学特性极佳的链路。
满足这些要求通常需要比典型生产网络中使用的更先进的光纤设计。 这可以包括新型或特殊玻璃成分，或空芯光纤等结构，这些既可以减少损耗，又能更好地在长距离上保存量子信息。
赋予量子交通专属车道
为了保持性能的可预测性，量子网络流量需要有自己的路径。 为了实现这一目标，一种方法是 为量子流量创建一个独立的物理网络类似于将物理网络专门用于备份或存储流量。
在这种模式下，服务器或系统将有两个网络端口：
- 连接到量子网络段
- 一个与生产网络相连，支持日常运营。
这种方法可以让你专门针对量子流量调整一个网络，而无需重新设计现有生产网络的每个部分。
扩展量子路径
量子网络不仅存在于建筑物之间或城市内部，也存在于量子系统内部。 在外部世界和量子处理单元 (QPU) 之间是一个控制栈，它接收经典流量，管理量子操作，并通过射频电缆连接到 QPU。
在量子计算机内部，这些射频链路进入制冷堆（低温恒温器），在那里压力下降到接近真空的水平，温度下降到低于外太空的温度。
从那里，信号从低温恒温器发出，经过控制堆栈，到达连接量子系统的光纤链路。 沿着这条路走下去，所有的一切都必须经过精心设计，才能可靠地传输量子信息。 这需要 可转换的电缆 从标准的室温射频设计到在极低温度和压力下运行的高度专业化设计。
构建量子安全网络
量子计算机在解决优化问题方面取得的进步，同时也使传统的加密方法面临风险。 这意味着你必须 在 Q-Day 到来之前很久，就应该重新思考网络连接方式和流量保护方式。。
在许多运行环境中，网络和控制设备会在现场使用十年或更长时间。 你使用的设备’现在重新安装的系统很可能在量子攻击爆发时仍然有效，这意味着你今天做出的决定可能会影响你未来面临的安全风险程度。
为了帮助各组织采用量子安全网络，美国国家标准与技术研究院 (NIST) 最终确定了其第一套标准。 后量子密码学标准 该标准于 2024 年发布，并建议在 2030 年前广泛采用。这些标准旨在为攻击者提供一条保护数据和连接的方法，以应对他们可能拥有的强大量子计算机。
后量子密码学（PQC） 这是面向量子世界的下一代加密技术。 它指的是新型公钥算法系列，这些算法的设计目的是为了让强大的量子计算机能够……’它比传统机器更快地将其破坏。 这使得算法能够抵御如今终将失效的那种攻击。’ s 密码。
迈向量子安全网络意味着用量子安全密码替换现有的公钥密码，从而保护您的网络免受经典和量子攻击。 随着时间的推移，您需要了解非量子安全密码的使用地点（例如 VPN、TLS 会话、设备证书和管理通道），并制定计划，根据新兴标准和指南将这些用途迁移到 PQC。’
这样，今天捕获和存储的数据就不会被明天的量子机器解密。’’ 随着量子计算的成熟，您的网络可以继续保护系统和信息。
为量子计算的未来构建网络
量子网络正在开辟移动、保护和使用信息的新方法，以便组织能够连接到’一切可能的地方。 现在开始探索量子网络和量子安全的团队，将在未来几十年里朝着连接未来的量子系统和保护长期保存的数据迈出坚实的一步。
Belden 正在积极评估新兴的量子技术及其对现有网络和系统的影响。’ 我们正在与世界各地的量子交易所进行互动，并与其他知识渊博的组织合作，同时推动内部举措，教育我们的团队和客户了解构建量子就绪、量子安全的基础设施意味着什么。’
通过将这项工作与我们完整的连接解决方案相结合，我们已准备好帮助客户构建能够随着量子技术融入日常运营而不断发展的网络。’