在量子计算的宏伟蓝图中，一直存在一道难以逾越的“物理红线”：量子不可克隆定理（No-Cloning Theorem）。该定理指出，在不破坏原件的情况下，不可能创建未知量子态的精确副本。这与传统计算机中随处可见的“复制粘贴”截然不同，也成为了量子信息处理、备份和扩展的主要障碍。
然而，由滑铁卢大学 Achim Kempf 教授和 Koji Yamaguchi 博士领导的研究打破了这一僵局。他们的研究证明：加密后的量子比特（Qubit）是可以被克隆的。
相关研究以“Encrypted Qubits Can Be Cloned”为题，于 2026 年 1 月06日发表于《物理评论快报》（Physical Review Letters）。
这项研究的核心在于引入了一种全新的范式。虽然直接复制未知量子态仍被禁止，但科学家发现，通过幺正变换（Unitary Transformation），可以制造出任意数量的“加密副本”。
这个过程好比将一份绝密文件放进了多个带锁的保险箱。
首先是制备与编码： 科学家首先准备 n 对处于最大纠缠态的量子比特，分别称为“信号量子比特（Signal Qubits）”和“噪声量子比特（Noise Qubits）”。
然后进行信息注入： 原始量子比特 A 与这些信号量子比特发生相互作用。通过特定的编码操作，A 的完整信息被“印刻”到了每一个信号量子比特中。
最后是加密伪装： 此时，每一个信号量子比特都因为与对应的噪声量子比特纠缠而带有极大的噪声，呈现为最大混合态。在没有钥匙的情况下，它们看起来就像随机的干扰信息。
图｜n=2 时的加密克隆协议。还原态最大程度混合的量子比特由显示波动的球体表示。 S1 和 S2 的初始最大混合度源于它们分别与 N1 和 N2 在贝尔态下制备，为加密提供了量子噪声。 N1 和 N2 保留此量子噪声的记录，因此稍后可用于对 S1 或 S2 进行降噪或解密。至关重要的是，解密消耗了 N1 和 N2，因此只能执行一次解密。综上，A的原始状态一次只能存在一个未加密的版本，这使得与不可克隆定理保持一致。（来源：Physical Review Letters）
你可能会问：这难道不违反不可克隆定理吗？答案巧妙地隐藏在“解密”过程中。
研究人员指出，所有的噪声量子比特共同构成了解密密钥。关键在于，解密任何一个加密副本都会消耗掉整个密钥。这意味着，虽然你手头可以拥有无数个加密的备份，但在任何给定时间内，你只能解密并还原出唯一一个原始量子态。
这种机制完美遵守了量子力学的幺正性，既实现了信息的冗余存储，又没有违背不可克隆定理的基本约束。
Yamaguchi 博士对此解释道：“如果你加密了量子信息，你可以随心所欲地制造副本，但解密密钥是一次性的。”
这项技术的应用前景极具想象力。最直接的突破便是加密量子多云存储。
想象一下，你拥有一个极其珍贵的量子态（比如一段复杂的量子计算中间结果），为了防止硬件故障导致数据丢失，你可以利用加密克隆技术将其分发到全球不同的量子云服务器中。
云端存储的只是“加密副本”，即使服务器被攻破，黑客也无法获取任何有效信息。
只要你手中握有“噪声量子比特”作为密钥，即便其中 n−1 个服务器崩溃，你依然能从剩下的任何一个服务器中完美恢复原始数据。
此外，研究人员已经在量子处理器上成功实现了多达 10 个副本的加密克隆与解密实验。除了云存储，该技术还可能应用于量子雷达（增强信号传输的鲁棒性）、量子错误修正以及更深层的黑洞物理学研究。
加密克隆技术不仅是量子计算基础设施建设的重要一步，更提供了一种规避物理限制的新视角。它通过扩大系统容量并引入可控的“量子噪声”，在严密的物理定律中为实用化技术开辟了一条新路。
引用：
[1]https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/y4y1-1ll6
[2]https://phys.org/news/2026-01-quantum-longstanding-cloning-problem-encryption.html
声明：本文来自量子客，版权归作者所有。文章内容仅代表作者独立观点，不代表安全内参立场，转载目的在于传递更多信息。如有侵权，请联系 anquanneican@163.com。
