不信任任何计票人，还能投出可信的票吗？科学家用四个光子试了试

你大概在群聊里参加过匿名投票。投票后，系统只显示出投票结果，而不会显示投票人姓名。这个过程看起来省事又私密，但前提是：平台是可信任的。但是平台真的可信吗？它是否偷偷保存了你的姓名和投票选项？显示出来的票数，真的和大家提交的一样吗？

纸质投票也绕不开类似的问题。选票可以不署名，却总要有人开箱、唱票、汇总。监督员和公开流程能降低造假风险，但仍无法避免有少数人或某套系统接触完整记录。匿名和可信计票就像一枚硬币的正反两面：你很难同时看到它们。

有没有可能不把秘密集中交给任何一个计票人，却让所有参与者共同得到结果、共同检查记录？2026年，日内瓦和巴黎的两支团队分别用四个彼此关联的光子演示了这个想法。

四枚彼此配合的“硬币”

我们先想象四个人各拿到一枚硬币。每个人单看自己的那一枚，正反面随机出现。但有条神奇的规则：四枚硬币放在一起时，总会遵守一条事先约好的规律，比如正面数量一定是偶数。

轮到某个人匿名写入他的选择时，他可以保持自己的硬币不变，表示方案 A；也可以把它翻一面，表示方案 B。四个人随后只公布正反面，不公布这一轮是谁投票。大家数一数正面是奇数还是偶数，就能读出选择。单独一枚硬币既不等于一张选票，也看不出主人投了什么；真正承载选择的是四个结果合在一起的整体规律。

真实实验把这四枚“硬币”换成了四个光子。研究人员让它们处于一种特殊的量子纠缠状态：每个光子的测量结果看起来随机，四个结果之间却保持可预测的联系。这种四方关联有个专业名称，叫 GHZ 态。它在协议中的作用，不是替人作决定，而是给四个人分发一组彼此关联、又无法由某个人预先掌握的随机结果。实验还会把一部分光子专门用来检查。参与者公开这些轮次的测量结果，看整体关系是否仍然成立。如果光源不合格、光子受到干扰，或者记录出现明显异常，协议就中止。它就像一批带抽检机制的共同账页：不能保证现实中绝无作弊，却能让某些篡改留下可发现的痕迹。

▲图：四人量子投票的逻辑示意。真实实验使用光子测量、匿名通信和公开记录，并非四枚真实硬币。

结果公开，姓名不出现

所有投票轮次完成后，四个人看到的是同一份公开记录。每一行都由四个看似随机的结果组成，任何人都能用奇偶规则读出这一行代表 A 还是 B，再把所有行加总，结果自然就出现了，不必等主持人宣布，也不依赖某个计票程序给出唯一答案。

与此同时，只有投票者本人知道哪一行属于自己。其他人可以检查总票数，却无法从公开的 0 和 1 直接还原姓名与选择的对应关系。投票者发现自己的选择没有正确出现时，也可以匿名要求中止。研究者把这种特点称为“自计票”：不是每个人都知道更多秘密，而是每个人都拿到足够的信息，能够独立复算同一个结果。

把理论搬进实验室

这套方案来自 2022 年提出的一项理论协议。四年后，两支团队几乎同时把其中的关键步骤变成光学实验，但他们解决的是不同的工程难题。

日内瓦大学团队完成了四人、两个选项的演示。他们让参与者先测量光子，之后才秘密决定这一轮用于投票还是检查。这样一来，现有设备不必先把光子长时间“存住”，也能让光源在发射时不知道哪些记录随后会被抽查。实验约有 87% 的轮次成功完成投票或验证。这个数字说明装置仍会因噪声和测量选择而失败，并不代表投票系统“有 87% 安全”。

巴黎团队则使用质量更高的四光子光源，并探索了两种扩展。第一种把一张票拆成多轮随机记录，让单独一轮更难泄露最终选择；第二种把两个四人小组的结果组合起来，演示最多八名参与者在十六个选项中投票。它用的是两个四光子小组，并不是一次制造八个光子的共同纠缠。

日内瓦团队重点绕开当前量子存储的限制，巴黎团队重点改善光源、隐私和选项扩展。两项工作都验证了“光子关联能参与写入和检查投票记录”，但都没有把身份系统、完整网络、长期运行和所有安全环节装进同一套端到端设备。

离真正的投票系统，还有多远

最直观的障碍是规模。四个光子可以在精密光学平台上协同工作，成千上万乃至更多光子却很难同时制备、传输和测量。光子会在光纤中损耗，纠缠容易受噪声破坏，合格事件产生得也不够快。有些方案还需要量子存储，让光子等到检查要求公布后再被读取。

更麻烦的问题甚至不属于量子物理。系统怎样确认投票者身份？怎样防止别人控制终端，或胁迫投票者按指定方式选择？断网、设备故障、恶意拖延和公开记录被删改时怎么办？量子关联可以帮助检查某些数据，却不能自动解决这些制度、软件和社会问题。

因此，量子投票距离实际可用的完整投票系统仍然遥远。研究人员认为，更可能率先尝试的场景，是人数不多、结果敏感、又不愿把全部信任交给单一管理员的组织表决。即使在那里，它也只能成为完整投票系统的一部分。

这两项实验真正有意思的地方，在于它们提供了一种重新安排信任的办法：四个光子没有取代票箱，结果由所有人共同生成、共同核对，个人选择却不必集中暴露。量子技术没有让“相信谁”消失，但它第一次在实验室里展示，我们或许可以相信一套人人都能检查的规律。

参考文献

1. F. Joseph Marcellino, Mingsong Wu, Rob Thew, “Experimental Quantum Voting Using Photonic Greenberger-Horne-Zeilinger States,” Physical Review Letters 137, 060802 (2026). DOI: 10.1103/jlvb-t2xl

2. Nicolas Laurent-Puig, Matilde Baroni, Federico Centrone, Eleni Diamanti, “Experimental Quantum Electronic Voting,” Physical Review Letters 137, 060803 (2026). DOI: 10.1103/scjl-5ygh

3. Federico Centrone, Eleni Diamanti, Iordanis Kerenidis, “Quantum Protocol for Electronic Voting without Election Authorities,” Physical Review Applied 18, 014005 (2022). DOI: 10.1103/PhysRevApplied.18.014005

4. Philip Ball, “Quantum-Secure Ballots Demonstrated in the Lab,” APS Physics 19, 113 (2026). physics.aps.org/articles/v19/113

来源：墨子沙龙

编辑：辣条

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