量子互聯網給當下互聯互通的世界帶來哪些顛覆性變化?

信息搜索、收發郵件、視頻會議……我們的日常生活已經與互聯網密不可分。距離互聯網的前身、美國軍方組建的“阿帕網”誕生已逾半個世紀，量子互聯網這一新興技術名詞最近又頻頻出現在美歐科技戰略規劃中。它將給當下互聯互通的世界帶來哪些顛覆性變化?未來是否有取代傳統互聯網的可能?

量子互聯網會取代傳統互聯網嗎

在“互聯網”的基礎上疊加了“量子”概念，究竟與傳統互聯網有何不同?

簡單來說，量子互聯網利用了量子物理學的獨特原理，與今天使用的傳統互聯網有本質差異。相關專家認為，可將量子互聯網視為由多個量子計算機或其他量子器件組成的廣大網絡，核心功能是能完全實現任意節點之間的量子信息傳遞，從而開啟全量子信息處理的新時代。

這里還需打破一個誤解，量子互聯網與傳統互聯網是互補關系，而非替代關系。荷蘭代爾夫特理工大學研究團隊曾在美國《科學》雜志發表一篇關于量子互聯網的綜述。綜述稱，量子互聯網將和人們今天使用的經典互聯網協同發展，通過連接量子信息處理器，可獲得經典信息處理器無法具備的能力。

百度研究院量子計算研究所所長段潤堯在接受新華社記者專訪時介紹，量子互聯網在傳輸速度、信道容量以及安全性等方面具有較大優勢，可進一步提升傳統互聯網在這些方面的性能。此外，傳統互聯網作為經典通信最重要的基礎設施，也將持續在量子互聯網時代扮演關鍵角色。

量子互聯網最核心的技術基礎還是高可靠的量子通信，即構建足夠高質量的量子通信信道來實現量子信息的高保真度長程傳輸。正如目前廣泛使用的傳統互聯網需要路由器、交換機等基礎設施，量子互聯網的實現也需要量子中繼器、量子路由器、量子存儲器等核心技術器件。

量子互聯網未來應用前景如何

相關專家認為，從現在到今后約5至7年內，量子互聯網的主要應用是量子通信技術對傳統互聯網的“賦能”，集中在國家安全、金融安全及其他高度依賴安全通信的領域。段潤堯說，這方面的代表性技術還是量子密鑰分發(QKD)。之后，隨著量子糾纏分發和量子計算等技術的逐步完善，量子云服務會日益普遍，普通用戶也可使用遠程的大規模量子計算機。

此外，利用量子互聯網還有望實現全新傳感技術，在軍事國防中有較大應用潛力。北京理工大學物理學院量子技術研究中心教授尹璋琦介紹，量子互聯網能夠帶來傳感靈敏度的極大提升。例如，利用量子網絡所實現的時間基準一旦用于北斗全球定位系統，將會極大提升其授時、定位精度與安全性。

不過，段潤堯估計，要實現全聯通的大規模量子通信需10年以上，這高度依賴量子計算的實際進展。由于我們對量子計算的能力和應用還有待認識，到那時量子互聯網的應用就更需“大膽想象”。比如，或許可以遠程實現醫療樣本的高精度采樣和傳遞，從而在一定意義上消除醫療資源等在物理空間上的分布限制。另一潛在應用是將通信網絡的范圍擴展到地球之外的太空，借助量子計算和量子通信技術揭開宇宙更多的奧秘。

美歐加緊布局量子互聯網建設

美國和歐洲已意識到了量子互聯網的上述重大戰略意義，率先在政府層面出臺了相關規劃。

歐盟“量子旗艦計劃”官網今年3月發布《戰略研究議程》報告。報告稱，未來3年將推動建設歐洲范圍的量子通信網絡，完善和擴展現有數字基礎設施，為未來的量子互聯網發展奠定基礎。

今年7月，美國能源部公布了量子互聯網發展的戰略藍圖，提出要確保美國處于全球量子競賽的前列，引領通信新時代。美國能源部下屬各國家實驗室、大學及工業界人士今年2月在紐約制定了這份戰略藍圖，內容包括要完成的核心研究、工程和設計瓶頸以及近期要達成的目標。能源部下屬的17個國家實驗室將聯網成為未來量子互聯網的骨干網，然后逐漸加入大學、私營企業等。

尹璋琦說，這份路線圖是美國國家量子戰略的產物。“在美國政府看來，量子互聯網實現的意義與1969年美國國防部高級研究項目局(DARPA)資助實現的全球首個網絡‘阿帕網’是可以比擬的。”

標簽： 量子互聯網