如今，量子技术是世界各国量子竞争的焦点。随着量子信息学等交叉科学的飞速发展，“第二次量子革命”悄然来临。

那么，承载量子技术精粹的“量子互联网”离我们还远吗？

被视为“决定未来的技术”

何为量子互联网？它其实是一种运用量子力学原理搭建起来的互联网，能够使绝对安全的网络通信成为可能。

量子密钥分发网络是量子互联网的初级形态，其高级形态将是全量子网络，是用量子隐形传态或量子纠缠交换技术作为链接，将用户、量子计算、量子传感等节点连为一体，产生、传输、使用量子资源的一个网络。其将用于量子通信、量子传感及量子计算。

在量子互联网的帮助下，用户将有望在一个绝对安全的通信网络上发送信息。

眼下，因其强大的能力、广泛的应用前景，量子新兴技术被视为“决定未来的技术”。

对于量子技术的优越性，来自“潘之队”的超导量子计算负责人朱晓波教授认为，超导体具有零损耗特质，半导体平面印刷工艺成熟，超导量子比特容易耦合与控制，且超导量子方案中尚没有发现原则性的困难，这些都是超导量子计算的优势。

“量子世界给我们带来了新希望。”朱晓波说。

与经典计算模式不同，量子计算能力随可操控的量子比特数呈指数增长，实现50比特的相干操纵，便有望实现所谓的“量子优越性”——即在特定问题的处理上，能力将超过超级计算机。

对于当前量子技术发展的现状，朱晓波教授表示，量子网络和计算技术目前处于发展初期，现阶段各国都在发展基于可信中继的量子通信网络，同时积极储备“量子互联网”后续阶段的基础技术。

目前超导量子计算的国际前沿水准是Google的53量子比特、保真度99.4%的超导量子系统。朱晓波教授透露，中国科大今年预计可以实现60量子比特、99.5%保真度的超导量子系统，而5年后，希望能将这一数字提高到千个量子比特，10年后达到百万量子比特。

眼下，在这个大数据时代，全球数据量呈指数增长，现代社会对计算有着巨大的需求，而目前人类所拥有的计算能力却还相当有限。因此，量子通信、量子传感、量子计算等新兴科技的蓬勃发展，将对世界产生巨大影响。

“墨子号”升空，量子技术落地

眼下，西方诸国在整合科研资源对量子技术进行布局、不断加大相关投入。全球量子竞赛愈发剧烈，我国面临着前所未有的机遇与挑战。

作为“墨子号”量子纠缠源载荷主任设计师，印娟教授认为在量子领域，我国起步较晚，但过去二十年间，发展迅速，特别在量子保密通信领域，中国已经成为国际领跑者。

眼下，在量子通信的国际赛跑中，中国属于后来者。经过多年的努力，中国已经跻身于国际量子信息研究行列，在城域量子通信技术方面也走在了世界前列，建设完成合肥、济南等规模化量子通信城域网，“京沪干线”大尺度光纤量子通信骨干网也竣工。

然而，这只是开始。中国量子卫星科学家潘建伟院士认为，在城市范围内，通过光纤构建城域量子通信网络是最佳方案。但要实现远距离甚至全球量子通信，仅依靠光纤量子通信技术是远远不够的。

“通过发射卫星，去除干扰因素，就可以实现几千公里的量子通信。”潘建伟说，有了量子卫星，还可以在宏观距离上检验所谓的量子力学的非局域性，也就是“幽灵般的超距作用”。

2016年8月16日，我国科研团队自主研发的“墨子号”卫星发射升空，两年时间完成了既定科学目标——量子纠缠分发和量子力学非定域性检验、量子密钥分发、量子隐形传态。由于其优异的性能表现，“墨子号”将超长服役2年，开展进一步的拓展实验。

前不久，“墨子号”度过了自己的4岁生日。对于“墨子号”的意义，印娟介绍，量子保密通信要从实验室走向广泛应用，远距离传输问题是需要解决的重要挑战之一。光纤由于存在固有的光子损耗，且与环境耦合会致使纠缠品质下降，因此光量子传输难以通过光纤向远距离拓展。而基于空间平台（例如卫星）的自由空间量子通信，是实现长距离安全通信的一种途径。基于卫星，无论地面两点相距多远，损耗仅发生在地面站和卫星之间，等效大气厚度只有10公里级。

“由于充分的技术积累，‘墨子号’表现出超过预期的优异性能，除了完成既定的科学目标外，还完成了多项拓展实验。”印娟谈道。例如，实现相隔7600公里的洲际量子通信实验（北京至维也纳）；实现基于纠缠的量子密钥分发，把无中继量子密钥分发的安全距离提升到1000公里，且即使卫星被他方控制也能够实现密钥的安全分发；利用量子卫星在地球引力场中对尝试融合量子力学与广义相对论的理论进行实验检验；实现星地高精度安全时频传递等等。

在量子技术日趋成熟的今天，我们可以预见，量子互联网将会为当前互联网带来更多新的变化。眼下，“墨子号”是我国量子网络取得突破的一个里程碑。接下来，我们更需要思考，如何利用量子网络的完全可扩展性和丰富的量子信息处理能力，将其与其他产业融合，为未来中国科技的创新与发展带来更多的可能。