量子信息的过去、现在和未来(14)

尽管最近取得了显著的进展[7,8]，但在量子引力中，我们还没有足够的方法来描述落入黑洞的观察者的经历，我们尤其不知道在黑洞内部遇到奇点的观察者身上会发生什么。
全息对偶是非常强大的，但我们只能在有限的特殊情况下对其工作方式进行分析控制。我们能否更系统地理解无引力的边界理论在什么条件下允许全息对偶，这可用于描述量子引力现象。
以及我们能否更具体地了解使用量子计算机模拟量子引力，并计算具有科学意义的可观测性质所需的资源？
8. 量子引力：实验可以帮上忙吗？
最终，我们可能希望通过使用量子计算机和量子模拟器在其中一些问题上取得进展；特别是，通过模拟强耦合量子多体系统并利用全息对偶性，我们可以通过测量边界上的量子纠缠特征来探测对偶量子几何。例如，我们可以通过线性响应测量来了解体时空中的局域性，这种线性响应测量能产生关于边界可观测量的对易子信息。研究强混沌系统的纠缠动力学可以揭示量子信息是如何被扰乱的，这可能会揭示体时空中弦理论的特征。或者，在其他情况下，我们可能能够测量对半经典引力的量子修正，这很难通过解析或使用经典计算机进行计算。对体中极高能散射的模拟可能特别有指导意义。
也许来自模拟的指导可以帮助我们掌握反德西特空间之外的时空的全息对偶描述。我们可能会发现，通过体量子引力的角度可以更容易地解释强耦合动力学的一些无法理解的特征。一个已经研究过很多的例子，是边界理论中的一种神秘的相干量子隐形传态（quantum teleportation），它在量子信息通过体理论中可穿越的空间虫洞来传输的语境下，具有相当自然的替代解释[149-152]。
四、一些未提及的事
有一些重要的事情我还没来得及在这次报告中提及，我在这里列出了四件。
Shor算法的发现将对电子商务产生破坏性影响，因为当强大的量子计算机唾手可得时，我们现在用来保护隐私的公钥密码系统将不再安全。世界正在通过开发新的经典密码系统来应对这种情况，这些密码系统被广泛认为能够抵御来自量子计算机的攻击[153]。部署这些新系统将是一项必要的任务，但也是一项漫长而耗资巨大的任务。
另一种保护我们隐私的方法是通过量子通信分发安全私钥，大概是通过光纤或自由空间发送光子[24,25]。在这里，安全性基于量子物理学原理，而不是对我们对手的计算能力的假设。事实上，即使我们不信任用于分发密钥的设备，也存在可证明安全的协议[154]。目前尚不清楚世界将在多大程度上需要量子密码来实现安全通信；无论如何，全球范围内的量子密钥分发将需要现在新兴的技术，如量子中继器，以扩展量子通信的范围，而量子通信又可能依赖于单光子信号从光频率到微波频率的转换[155]。与量子计算一样，我们仍然缺乏对量子网络未来最具影响力的应用的清晰理解。