量子互联网

基于量子力学原理的传输网络

量子互联网是一种运用量子力学原理传输信息的互联网，能够使绝对安全的网络通信成为可能。由于对量子体的任何测量行为都是对量子体的一次修改，所以任何窥探量子信息的企图都会留下马脚，可以被量子信息的接收者监测到。在量子互联网的帮助下，用户将有望在一个绝对安全的通讯网络上发送信息。

简介

研发

洛斯阿拉莫斯国家实验所的研究人员公布了一种与众不同的量子互联网，并声称该网络已经运行两年半了。使用的方法是围绕一个中枢核心创建一套辐射状量子网络。任何信息如果想从网络中的一点传输到另一点，都必须首先经过中枢核心。这不是科学界首次尝试这一方法。传送至中枢核心的信息符合正常的量子安全标准。不过一旦到达中枢核心，信息就会被转变为传统的比特形式，然后再次转变为量子比特，开始通往目的地的后半段旅程。

技术难度

这样的创意令安全专家们着迷，但必须解决棘手的技术难题。比如，信息只能在固定点之间发送，不能像普通的互联网流量那样传输。如果确定信息的传输目的地，就会同时改变信息的状态，这就等于给信息加了个标记。

发展情况

2013年5月10日，美国洛斯阿拉莫斯国家实验室的科学家们对外透露，过去两年里，他们一直在悄悄运作一套量子互联网。

2020年8月，美国能源部发布了题为《建立全国量子网引领通信新时代》的报告，提出10年内建成全国性量子互联网的战略蓝图，并希望借此确保美国处于全球量子竞赛前列，引领通信新时代。

厘清量子保密通信网络与量子互联网的关系，了解量子中继技术和天基链路的重要性之后，我们才容易理解美国和欧洲关于量子互联网的规划。

白宫量子构想提出，在未来5年中，美国公司和实验室将演示量子网络的基础科学和关键技术，从量子互连、量子中继器、量子存储器到高通量量子信道和探索跨洲际距离的天基纠缠分发。同时，将查明这些系统的潜在影响和改进的应用，以获得商业、科学、卫生和国家安全方面的益处。

未来20年远景则是量子互联网链路利用网络化量子设备实现经典技术无法实现的新功能，同时促进人类对纠缠作用的理解。

总投资10亿欧元的欧洲量子旗舰计划认为，实现量子网络的目的是超越短距离的量子密钥分发，充分发挥量子通信的潜力，最终走向全球量子互联网。为了分配纠缠资源，实现更复杂的应用，量子中继器是必要的。在这方面需要显著的研发投入。

欧洲量子旗舰计划在3年愿景中提到，利用QKD协议和可信节点网络开发天基量子密码；演示一个可作为未来量子中继器构成模块的初级链路。

中长期目标（6～10年愿景）包括：利用量子中继器演示800公里以上距离的量子通信；演示至少20个量子比特的量子网络节点；演示利用卫星链路产生纠缠等。

中国尚未提出量子互联网战略，但在2019年12月中共中央、国务院发布的《长江三角洲区域一体化发展规划纲要》中明确：“加快量子通信产业发展，统筹布局和规划建设量子保密通信干线网，实现与国家广域量子保密通信骨干网络无缝对接，开展量子通信应用试点。”