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量子互联网会取代传统互联网吗?

来源:新华网    时间:2020-10-21    

  信息搜索、收发邮件、视频会议……我们的日常生活已经与互联网密不可分。距离互联网的前身、美国军方组建的“阿帕网”诞生已逾半个世纪,量子互联网这一新兴技术名词最近又频频出现在美欧科技战略规划中。它将给当下互联互通的世界带来哪些颠覆性变化?未来是否有取代传统互联网的可能?

  量子互联网会取代传统互联网吗

  在“互联网”的基础上叠加了“量子”概念,究竟与传统互联网有何不同?

  简单来说,量子互联网利用了量子物理学的独特原理,与今天使用的传统互联网有本质差异。相关专家认为,可将量子互联网视为由多个量子计算机或其他量子器件组成的广大网络,核心功能是能完全实现任意节点之间的量子信息传递,从而开启全量子信息处理的新时代。

  这里还需打破一个误解,量子互联网与传统互联网是互补关系,而非替代关系。荷兰代尔夫特理工大学研究团队曾在美国《科学》杂志发表一篇关于量子互联网的综述。综述称,量子互联网将和人们今天使用的经典互联网协同发展,通过连接量子信息处理器,可获得经典信息处理器无法具备的能力。

  百度研究院量子计算研究所所长段润尧在接受新华社记者专访时介绍,量子互联网在传输速度、信道容量以及安全性等方面具有较大优势,可进一步提升传统互联网在这些方面的性能。此外,传统互联网作为经典通信最重要的基础设施,也将持续在量子互联网时代扮演关键角色。

  量子互联网最核心的技术基础还是高可靠的量子通信,即构建足够高质量的量子通信信道来实现量子信息的高保真度长程传输。正如目前广泛使用的传统互联网需要路由器、交换机等基础设施,量子互联网的实现也需要量子中继器、量子路由器、量子存储器等核心技术器件。

   量子互联网未来应用前景如何

  相关专家认为,从现在到今后约5至7年内,量子互联网的主要应用是量子通信技术对传统互联网的“赋能”,集中在国家安全、金融安全及其他高度依赖安全通信的领域。段润尧说,这方面的代表性技术还是量子密钥分发(QKD)。之后,随着量子纠缠分发和量子计算等技术的逐步完善,量子云服务会日益普遍,普通用户也可使用远程的大规模量子计算机。

  此外,利用量子互联网还有望实现全新传感技术,在军事国防中有较大应用潜力。北京理工大学物理学院量子技术研究中心教授尹璋琦介绍,量子互联网能够带来传感灵敏度的极大提升。例如,利用量子网络所实现的时间基准一旦用于北斗全球定位系统,将会极大提升其授时、定位精度与安全性。

  不过,段润尧估计,要实现全联通的大规模量子通信需10年以上,这高度依赖量子计算的实际进展。由于我们对量子计算的能力和应用还有待认识,到那时量子互联网的应用就更需“大胆想象”。比如,或许可以远程实现医疗样本的高精度采样和传递,从而在一定意义上消除医疗资源等在物理空间上的分布限制。另一潜在应用是将通信网络的范围扩展到地球之外的太空,借助量子计算和量子通信技术揭开宇宙更多的奥秘。

   美欧加紧布局量子互联网建设

  美国和欧洲已意识到了量子互联网的上述重大战略意义,率先在政府层面出台了相关规划。

  欧盟“量子旗舰计划”官网今年3月发布《战略研究议程》报告。报告称,未来3年将推动建设欧洲范围的量子通信网络,完善和扩展现有数字基础设施,为未来的量子互联网发展奠定基础。

  今年7月,美国能源部公布了量子互联网发展的战略蓝图,提出要确保美国处于全球量子竞赛的前列,引领通信新时代。美国能源部下属各国家实验室、大学及工业界人士今年2月在纽约制定了这份战略蓝图,内容包括要完成的核心研究、工程和设计瓶颈以及近期要达成的目标。能源部下属的17个国家实验室将联网成为未来量子互联网的骨干网,然后逐渐加入大学、私营企业等。

  尹璋琦说,这份路线图是美国国家量子战略的产物。“在美国政府看来,量子互联网实现的意义与1969年美国国防部高级研究项目局(DARPA)资助实现的全球首个网络‘阿帕网’是可以比拟的。”

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