互聯(lián)網(wǎng)是用于傳遞、儲(chǔ)存和處理經(jīng)典信息的全球性系統(tǒng)。量子互聯(lián)網(wǎng)則可以對(duì)量子信息進(jìn)行同樣的傳遞、處理和存儲(chǔ)。近年來(lái)，美國(guó)和歐盟紛紛出臺(tái)了重量級(jí)的量子技術(shù)戰(zhàn)略性文件，都把“量子網(wǎng)絡(luò)”和“量子互聯(lián)網(wǎng)”作為遠(yuǎn)景目標(biāo)，力求在新一輪的量子產(chǎn)業(yè)競(jìng)賽中占據(jù)制高點(diǎn)。

　　這個(gè)引人注目的概念實(shí)現(xiàn)了目前人類(lèi)對(duì)所有量子技術(shù)想象的大一統(tǒng)，它是實(shí)現(xiàn)“量子云計(jì)算”的方式，它是量子信息傳輸和儲(chǔ)存的平臺(tái)，它是竊聽(tīng)必留痕跡的量子密碼的交換渠道，它還能組建一臺(tái)世界性原子鐘，重新定義時(shí)間同步性。

　　什么是量子互聯(lián)網(wǎng)？

　　美國(guó)白宮國(guó)家鏈子協(xié)調(diào)辦公室是這樣來(lái)描述鏈子互聯(lián)網(wǎng)的，比較籠統(tǒng)地將量子互聯(lián)網(wǎng)描述為一張由量子計(jì)算機(jī)和其他量子設(shè)備組成的龐大網(wǎng)絡(luò)。借用美國(guó)軍方首創(chuàng)的互聯(lián)網(wǎng)來(lái)描述量子互聯(lián)網(wǎng)的顛覆性遠(yuǎn)景：“它將催化出許多新興技術(shù)，從而加速現(xiàn)有互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，提高通信安全性，并使計(jì)算技術(shù)發(fā)生劇變?！?/p>

　　中國(guó)量子通信領(lǐng)域的領(lǐng)軍人物、中科院院士潘建偉在2019年接受《國(guó)家科學(xué)評(píng)論》（NSR）專(zhuān)訪時(shí)也以經(jīng)典互聯(lián)網(wǎng)引出了量子互聯(lián)網(wǎng)：“眾所周知，互聯(lián)網(wǎng)是用于傳遞、處理和儲(chǔ)存經(jīng)典信息的全球性系統(tǒng)。量子互聯(lián)網(wǎng)則可以對(duì)量子信息進(jìn)行同樣的傳遞、處理和存儲(chǔ)。量子比特和量子糾纏（量子比特互相關(guān)聯(lián)的狀態(tài)）將是量子互聯(lián)網(wǎng)的基本資源。”

　　歐洲量子技術(shù)旗艦計(jì)劃3月發(fā)布的一份戰(zhàn)略研究議程（下簡(jiǎn)稱(chēng)“歐洲量子議程”）的描述將上述兩種說(shuō)法串聯(lián)拿起來(lái)：量子計(jì)算機(jī)、模擬器和傳感器通過(guò)量子網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)，分配信息和量子資源（如相干、糾纏），從而保障數(shù)字基礎(chǔ)設(shè)施的安全。

　　我們可以總結(jié)出，量子互聯(lián)網(wǎng)之所以冠以量子之名，實(shí)具備三大要點(diǎn)：一是該網(wǎng)絡(luò)連接的設(shè)備是量子設(shè)備，二是該網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)馁Y源是量子特性，三是該網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)姆绞揭蕾嚵孔訖C(jī)制。

　　當(dāng)然，像商用量子計(jì)算機(jī)這樣的先進(jìn)量子設(shè)備仍遙遙無(wú)期，要連接量子計(jì)算機(jī)的成熟量子互聯(lián)網(wǎng)總體上確是未來(lái)概念。

　　量子信息是完全防篡改的

　　量子不可克隆定理雖然保證了這種量子密鑰分發(fā)（QKD）技術(shù)被竊聽(tīng)必留痕跡，但也在工程上帶來(lái)了無(wú)法像電信號(hào)一樣被增強(qiáng)的難題。光子通過(guò)長(zhǎng)距離光纖傳輸，必然會(huì)產(chǎn)生損耗。

　　2017年，全長(zhǎng)2000余公里的世界首條量子保密通信骨干線路“京滬干線”開(kāi)通，設(shè)置32個(gè)站點(diǎn)，采用“可信中繼”方案，通過(guò)人工值守、網(wǎng)絡(luò)隔離等手段保障中繼站點(diǎn)內(nèi)的信息安全。

　　在“京滬干線”這條國(guó)家示范性骨干線路建成近3年后，量子保密通信網(wǎng)絡(luò)加快地方性延伸。近日，山東省濟(jì)南市政府工作報(bào)告提及將建設(shè)量子保密“齊魯干線”。據(jù)了解，量子保密通信“齊魯干線”將橫貫東西，依托濟(jì)南、濰坊、淄博和青島等市構(gòu)建，滿足與京津冀、長(zhǎng)三角及海外重要城市間廣域量子保密通信需求。從現(xiàn)階段看，中國(guó)在量子保密通信網(wǎng)的建設(shè)上走在世界前列。

　　量子保密通信傳輸?shù)氖请S機(jī)生成的

　　對(duì)照此前所說(shuō)的量子互聯(lián)網(wǎng)定義，它尚不能連接量子計(jì)算機(jī)等前沿量子設(shè)備，也不能傳輸糾纏等量子資源，傳輸機(jī)制并未實(shí)現(xiàn)完全的“量子化”。

　　“京滬干線”設(shè)備供應(yīng)商科大國(guó)盾量子技術(shù)股份有限公司（以下簡(jiǎn)稱(chēng)國(guó)盾量子）總裁趙勇認(rèn)為，各國(guó)推進(jìn)的基于量子密鑰分發(fā)（QKD）的量子保密通信網(wǎng)絡(luò)就是“量子互聯(lián)網(wǎng)”的初級(jí)階段，首先實(shí)現(xiàn)信息安全方面的應(yīng)用，最終的目標(biāo)是“全量子網(wǎng)絡(luò)”，將量子計(jì)算、量子傳感和測(cè)量等功能融入進(jìn)來(lái)，形成量子安全網(wǎng)絡(luò)、分布式量子計(jì)算和量子傳感網(wǎng)絡(luò)。

　　“從初級(jí)到終極，信息安全應(yīng)用的定位貫穿量子網(wǎng)絡(luò)的始終，而量子密鑰分發(fā)也將隨著網(wǎng)絡(luò)的升級(jí)而升級(jí)，貫穿始終?！彼f(shuō)道。

　　總結(jié)起來(lái)，量子通信采用了量子加密技術(shù)，量子密鑰的分發(fā)是隨機(jī)的，竊聽(tīng)者無(wú)法獲得正確的密鑰。由于量子的特殊性質(zhì)，竊聽(tīng)者獲得的信息是被破壞的，已非原來(lái)的信息，保證了通訊的安全。在當(dāng)今全民注重隱私的大背景下，量子通信所具備的安全這一特性尤其引發(fā)關(guān)注，得到廣泛認(rèn)可也就不足為怪了。

　　其實(shí)，量子保密通信網(wǎng)絡(luò)是為通信雙方產(chǎn)生和分配安全密鑰的網(wǎng)絡(luò)。傳統(tǒng)密鑰比較依賴數(shù)學(xué)和計(jì)算復(fù)雜性理論，而量子密鑰則以光子的量子態(tài)為載體，依賴物理學(xué)中的量子不可克隆定理。

　　量子互聯(lián)網(wǎng)需要哪些關(guān)鍵技術(shù)？

　　量子互聯(lián)網(wǎng)遠(yuǎn)景需要量子通信、量子精密測(cè)量、量子計(jì)算等領(lǐng)域全方位的突破，鑒于一些國(guó)家已經(jīng)開(kāi)始構(gòu)建初級(jí)的量子保密通信網(wǎng)絡(luò)，要從這個(gè)領(lǐng)域切入實(shí)現(xiàn)突破，最關(guān)鍵的還是解決上文提到的“距離”問(wèn)題。

　　一方面，要用量子中繼器來(lái)取代人工保障的中繼站，利用量子糾纏來(lái)實(shí)現(xiàn)量子態(tài)的遠(yuǎn)距離傳送。另一方面，高軌道的衛(wèi)星可以作為天基中繼站點(diǎn)，覆蓋超長(zhǎng)距離的量子網(wǎng)絡(luò)。2017年，潘建偉團(tuán)隊(duì)利用世界首顆量子通信實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星“墨子號(hào)”，成功將一對(duì)糾纏光子分發(fā)到距離1200千米的兩個(gè)站點(diǎn)。

　　歐洲“量子互聯(lián)網(wǎng)聯(lián)盟”還展望了量子互聯(lián)網(wǎng)在廣義科學(xué)領(lǐng)域的變革性影響，例如把距離遙遠(yuǎn)的原子鐘互聯(lián)，大幅提高時(shí)間準(zhǔn)確性。天文學(xué)家也可以解決甚長(zhǎng)干涉基線中的時(shí)間同步問(wèn)題，讓距離遙遠(yuǎn)的望遠(yuǎn)鏡強(qiáng)有力地合體。

　　量子互聯(lián)網(wǎng)會(huì)否替代現(xiàn)有互聯(lián)網(wǎng)？

　　正如科學(xué)家們建造量子計(jì)算機(jī)是為了更好地解決特定問(wèn)題，而非普遍問(wèn)題，量子互聯(lián)網(wǎng)的目的不是替代現(xiàn)有互聯(lián)網(wǎng)，也很難替代現(xiàn)有互聯(lián)網(wǎng)。

　　歐洲量子旗艦計(jì)劃認(rèn)為，量子網(wǎng)絡(luò)的作用是兼容、擴(kuò)充現(xiàn)有的數(shù)字基礎(chǔ)設(shè)施。

　　在實(shí)際應(yīng)用中，量子密鑰分發(fā)需要和密碼算法結(jié)合使用，也需要通過(guò)“量子信道+經(jīng)典信道”來(lái)完成：量子信道傳輸量子信號(hào)，經(jīng)典信道交互從中提取安全密鑰的處理方法。

　　因此，量子保密通信網(wǎng)絡(luò)往往在現(xiàn)有的光纖網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施（如中國(guó)電信等電信運(yùn)營(yíng)商）之上部署。

　　趙勇對(duì)澎湃新聞表示：簡(jiǎn)化了理解，當(dāng)前的互聯(lián)網(wǎng)是“用于傳遞、處理和儲(chǔ)存經(jīng)典信息的全球性系統(tǒng)”，量子互聯(lián)網(wǎng)則是對(duì)量子信息進(jìn)行同樣的傳遞、處理和存儲(chǔ)?！傲孔踊ヂ?lián)網(wǎng)”不是對(duì)現(xiàn)有互聯(lián)網(wǎng)的替代，而是在互聯(lián)網(wǎng)上疊加新功能的基礎(chǔ)設(shè)施。

　　正如量子計(jì)算機(jī)不能取代經(jīng)典計(jì)算機(jī)，不管是從其根本目的還是其經(jīng)濟(jì)成本來(lái)說(shuō)，量子互聯(lián)網(wǎng)并不會(huì)取代現(xiàn)有的互聯(lián)網(wǎng)。