新聞分析 | 量子網際網路會取代傳統網際網路嗎？

新華社北京10月20日電（記者彭茜）信息搜索、收發郵件、視頻會議……我們的日常生活已經與網際網路密不可分。距離網際網路的前身、美國軍方組建的「阿帕網」誕生已逾半個世紀，量子網際網路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網際網路的可能？

量子網際網路會取代傳統網際網路嗎

在「網際網路」的基礎上疊加了「量子」概念，究竟與傳統網際網路有何不同？

簡單來說，量子網際網路利用了量子物理學的獨特原理，與今天使用的傳統網際網路有本質差異。相關專家認為，可將量子網際網路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。

這裡還需打破一個誤解，量子網際網路與傳統網際網路是互補關係，而非替代關係。荷蘭代爾夫特理工大學研究團隊曾在美國《科學》雜誌發表一篇關於量子網際網路的綜述。綜述稱，量子網際網路將和人們今天使用的經典網際網路協同發展，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。

「墨子號」量子科學實驗衛星與阿里量子隱形傳態實驗平臺建立天地鏈路。（合成照片，新華社記者金立旺攝於2016年）

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，量子網際網路在傳輸速度、信道容量以及安全性等方面具有較大優勢，可進一步提升傳統網際網路在這些方面的性能。此外，傳統網際網路作為經典通信最重要的基礎設施，也將持續在量子網際網路時代扮演關鍵角色。

量子網際網路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網際網路需要路由器、交換機等基礎設施，量子網際網路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。

量子網際網路未來應用前景如何

相關專家認為，從現在到今後約5至7年內，量子網際網路的主要應用是量子通信技術對傳統網際網路的「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）。之後，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，利用量子網際網路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，量子網際網路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於北鬥全球定位系統，將會極大提升其授時、定位精度與安全性。

2018年5月，在上海交通大學實驗室內，金賢敏團隊展示通過「飛秒雷射直寫」技術製備光量子計算晶片的過程。（新華社記者丁汀攝）

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。由於我們對量子計算的能力和應用還有待認識，到那時量子網際網路的應用就更需「大膽想像」。比如，或許可以遠程實現醫療樣本的高精度採樣和傳遞，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範圍擴展到地球之外的太空，藉助量子計算和量子通信技術揭開宇宙更多的奧秘。

美歐加緊布局量子網際網路建設

美國和歐洲已意識到了量子網際網路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年將推動建設歐洲範圍的量子通信網絡，完善和擴展現有數字基礎設施，為未來的量子網際網路發展奠定基礎。

2017年9月，在位於坎培拉的澳大利亞國立大學，負責量子數據存儲研究的該大學副教授馬修·塞拉斯（右）與羅絲·阿勒費爾特博士在做實驗。（新華社發，斯圖爾特·海伊攝）

今年7月，美國能源部公布了量子網際網路發展的戰略藍圖，提出要確保美國處於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網際網路的骨幹網，然後逐漸加入大學、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，量子網際網路實現的意義與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。」