Page 33 - 网络电信2021年10月刊上
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光    通    信

            趋势等各方面都存在较大差异，二者之间不存在替代关系(见表                         和潜在应用场景作出预测。
            1)。构成量子信息网络的关键使能技术、核心组网控制机理、                             2020年2月，美国白宫发布《量子网络战略展望》报告                ［2］ ，
            基础使能组件、架构接口协议等问题尚处于研究和讨论的初步                          提出未来5年推动量子存储中继、大容量量子信道和星地量子通
            阶段，其应用探索刚刚起步，短期内并不存在大规模部署和落                          信等关键技术突破，未来20年探索量子计算机互联和量子互联
            地应用前景。                                               网;  建议研发活动包括:量子信号源和探测器等关键模块开发，
                量子信息网络是集量子态信息传输、转换、中继和处理等                        光和微波量子源及信号转换，纠缠和超纠缠态操控，量子纠缠互
            功能为一体的综合形态，是量子通信技术发展的远期目标。根                          联协议与纠错算法，量子存储器和小型量子计算机，星地纠缠分
            据关键使能技术需求和预期应用场景，量子信息网络技术发展                          发等方向。
            和组网应用大致可分为量子加密网络、量子存储网络和量子计                              2020年3月，欧盟量子旗舰计划公布《战略研究议程》报
            算网络3个阶段。                                             告  ［3］ ，对量子信息各领域研发情况进行评估与展望:未来3年
                (1)量子加密网络可被认为是量子信息网络的初级阶段，基                      量子通信领域仍以QKD应用研究为主，同时开展量子中继实验
            于量子叠加态或纠缠态的概率性制备与测量，可以实现密钥分                          演示和少量节点QIN的协议与网络架构等前期研究;未来6～10
            发、安全识别和位置验证等加密功能，典型应用是已进入实用化                         年，欧盟计划完成基于量子中继的800km现网光纤量子通信传
            的QKD网络。目前，我国量子通信领域研究和应用探索侧重于量                        输，实现包含20个处理器节点的QIN组网，演示包含量子存储
            子加密网络层面。由于量子存储中继技术无法实用，目前QKD远                        和处理功能的QIN应用，以及DI-QＲNG/QKD和星地量子通信;
            距离传输和组网依靠密钥落地逐段中继的“可信中继”方案。                          欧盟量子旗舰计划设立量子互联网联盟(Quantum  Internet
                (2)量子存储网络是量子信息网络下一阶段研究和应用探索                      Alliance，QIA)项目，由荷兰德尔福特理工大学和QuTech联合
            关注的重点，将具备确定性纠缠分发、量子态存储和纠缠中继                          体牵头，23家欧洲研究机构和初创公司参与，研究QIN使能技
            等功能和能力，可支持盲量子计算、量子时频同步组网和量子                          术并开展演示实验。预计到2022年左右，荷兰将建成4节点QIN
            计量基线扩展等新型应用。量子存储网络是未来量子通信研究                          演示网络，进行量子时频传递、量子处理器互联等应用探索，
            和应用探索关注的重要方向，国外已开始在基础组件、系统集                          同时计划研发并提供SimulaQron、NetSquid等QIN模拟、中继
            成、组网实验和协议开发等方面进行布局研讨与推动，发展趋                          建模仿真等设计软件。
            势应引起我国的关注和重视。                                            2020年7月，美国能源部公开“量子互联网发展蓝图”研讨
                (3)量子计算网络是量子信息网络各项关键技术成熟融合之                      会报告   ［4］ ，提出量子互联网三大应用场景、四大研究方向、五
            后的高级阶段，将进一步包含可容错和纠错的通用量子计算处                          大发展里程碑。三大应用场景即;量子传感器网络，例如量子时
            理和大规模量子纠缠组网等功能和能力，可用于分布式量子计                          钟网络、量子测量(如望远镜)联网升；级版量子计算，可实现
            算提升量子态信息处理能力，以及实现量子纠缠协议组网等应                          分布式量子计算及小规模量子计算机互联；安全的量子通信，
            用场景。需要说明的是，对于量子计算网络终极形态中可能诞                          例如未来可支持盲量子计算的应用。四大研究方向即；为量子
            生的潜在应用和引发的技术变革，当前阶段尚无法全面预测，                          互联网提供基本的构建模块；整合集成多个量子网络设备；实
            但其中所蕴含的可能性和想象空间，或不亚于今日之互联网。                          现量子纠缠的中继、交换和路由;实现能容错的网络功能。五大
                                                                 发展里程碑即：在光纤网络上完成量子安全协议验证，已由洛
                二、量子信息网络成为近期欧美关注热点                               斯阿拉莫斯国家实验室牵头实现;实现校园间和城市内的量子纠
                近年来，量子信息网络正逐步成为量子科技领域科研和应用                       缠分发，目前已开展相关网络实验;通过纠缠交换实现城市间的
            探索的前沿热点，欧美等国均开展了相关布局规划和研究探索。                         量子通信，计划由布鲁克海文国家实验室牵头，在纽约地区进
                2018年，荷兰德尔福特理工大学Wehner等在《科学》杂志                   行现网实验，建设包含3个纠缠源、6个室温运行量子存储器和2
            发表量子互联网综述论文         ［1］ ，对关键技术需求、网络能力演进              个纠缠交换站点的量子中继网络实验线路(见图1)：通过量子中



             图 1 美国能源部量子互联网蓝图报告现网实验计划            ［4］




















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