会否取代互联网？各国发展如何？
来源：未知
时间：2020-06-21 11:20
浏览量： 次
会否取代互联网？各国发展如何？
尽管量子信息产业仍处于萌芽状态，一张雄心勃勃的“量子互联网”构想已然成为严肃议题。
今年来，美国和欧盟先后出台重量级的量子技术战略性文件，均把“量子网络”（Quantum Network）和“量子互联网”（Quantum Internet）作为远景目标。
这个引人注目的概念实现了目前人类对所有量子技术想象的大一统，它是实现“量子云计算”的方式，它是量子信息传输和储存的平台，它是窃听必留痕迹的量子密码的交换渠道，它还能组建一台世界性原子钟，重新定义时间同步性。
在这个宏大意义上，中国在量子保密通信网络上虽然走在世界前沿，但仅仅迈出了“量子互联网”的第一步。尤其是长距离量子保密通信网络中的中继站点仍没有得到量子技术的充分保护，这个问题也是国际规划的主要发力点之一，需要量子纠缠、天基链路、量子存储等领域的技术突破。
为了便于理解其颠覆性，“量子互联网”常常与1960年代由美国军方研制，后来飞入寻常百姓家的互联网相提并论。不过，正如量子计算机不能取代经典计算机，不管是从其根本目的还是其经济成本来说，量子互联网并不会取代现有的互联网。
问题一：什么是量子互联网？
在美国白宫国家量子协调办公室今年2月份公开的《美国量子网络战略构想》（下简称“白宫量子构想”）中，比较笼统地将量子互联网描述为一张由量子计算机和其他量子设备组成的庞大网络。
该文件专门借用美国军方首创的互联网来描述量子互联网的颠覆性远景：“它将催化出许多新兴技术，从而加速现有互联网的发展，提高通信安全性，并使计算技术发生剧变。”
中国量子通信领域的领军人物、中科院院士潘建伟在2019年接受《国家科学评论》（NSR）专访时也以经典互联网引出了量子互联网：“众所周知，互联网是用于传递、处理和储存经典信息的全球性系统。量子互联网则可以对量子信息进行同样的传递、处理和存储。量子比特和量子纠缠（量子比特互相关联的状态）将是量子互联网的基本资源。”
欧洲量子技术旗舰计划3月发布的一份战略研究议程（下简称“欧洲量子议程”）的描述将上述两种说法串联拿起来：量子计算机、模拟器和传感器通过量子网络互联，分配信息和量子资源（如相干、纠缠），从而保障数字基础设施的安全。
我们可以总结出，量子互联网之所以冠以量子之名，实具备三大要点：一是该网络连接的设备是量子设备，二是该网络传输的资源是量子特性，三是该网络传输的方式依赖量子机制。
当然，像商用量子计算机这样的先进量子设备仍遥遥无期，要连接量子计算机的成熟量子互联网总体上确是未来概念。
问题二：量子互联网与量子保密通信网的关系是什么？
从现阶段看，中国在量子保密通信网的建设上走在世界前列。
潘建伟认为，量子互联网首要的实际任务是以一种无条件安全的方式进行全球性的密钥共享，也就是说，量子信息是完全防篡改的。
如果将随机产生的密码编码在光子的量子态上，依据量子不可克隆定理，一个未知的量子态不能够被精确地复制，一旦被测量就会被破坏。因此，一旦有人窃取并试图自行读取量子密钥，一定会被发现。只有使用双方约定的“打开方式”，才能得到正确的密码信息。
量子不可克隆定理虽然保证了这种量子密钥分发（QKD）技术被窃听必留痕迹，但也在工程上带来了无法像电信号一样被增强的难题。光子通过长距离光纤传输，必然会产生损耗。
2017年，全长2000余公里的世界首条量子保密通信骨干线路“京沪干线”开通，设置32个站点，采用“可信中继”方案，通过人工值守、网络隔离等手段保障中继站点内的信息安全。
虽然“可信中继”用经典技术手段防止了链路节点入侵，但相对于量子通信可理论证明的安全性，中继站还是“量子魔法”的断点，目前的“量子密码”需要时间来实现“纯量子链路”。
尽管量子信息产业仍处于萌芽状态，一张雄心勃勃的“量子互联网”构想已然成为严肃议题。
