热点:量子网络时代就要来了？
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原标题:量子网络时代会到来吗？
最近，美国能源部发表了“建立全国量子网引领通信新时代”的报告，提出了10年内建设全国量子网络的战术蓝图，由此美国处于世界量子竞赛的前列，重新审视了通信的新时代
据美国能源部方面介绍，量子网络可以利用量子力学法则，比现有的网络更安全地传送新闻，据说“几乎无法解读”，将来会对科学、工业及国家安全的重要行业产生巨大影响。
新闻一出来，就产生了很多疑问，什么是量子网络。 会对世界和我们的日常生活产生那些影响吗？ 在迅速发展量子网络的道路上，会遇到那些“邪魔虎”吗？
新闻不被盗不能复制，安全系数最高
上海交通大学集成量子新闻技术研究中心( iqit )主任金贤敏说明，量子网络由大规模分布的量子节点和链接各节点的量子通道构成，用于实现各种量子增强的通信、计算和计算等技术 “迄今为止，实际可用的量子网络是量子新闻科学行业追求的目标之一。 ”金贤敏说。
《科学》杂志很早就发表了《量子网络:快速发展愿景》，阐述了量子通信网络快速发展的蓝图。 根据拷贝，量子网络不是现有网络的简单替代，而是带有“盾牌”的新基础设施。 中国量子通信行业领袖中国科学院院士潘建伟年在接受媒体采访时还提到了量子网络，“众所周知网络是传播、解决和保存经典新闻的全球系统。 量子网络可以对量子新闻进行同样的传播、解决和存储。 量化比特和量化纠缠(量化比特相互关联的状态)是量化网络的基本资源。 ”。
据美国能源部的报告，量子网络有特殊的访问方法，因此留下了每次访问都不会消失的“痕迹”。 这是因为被称为“最安全的网络”。 潘建伟说，从实际应用的角度来看，量子网络的主要任务是以无条件安全的方法进行全局密钥共享，如果将随机生成的密码编码为光子的量子状态，则通过量子不可克隆定理，未知的量子状态被正确复制 因此，如果有人想偷自己读取量子密钥，一定会被发现。
我们知道量子网络不仅可以传输加密新闻，还可以用于支持基于云的量子计算，有望在很多行业发挥作用。 根据美国能源部的报告，准备建设的量子网络首先应用于银行和医疗服务部门，期待将来活跃在国家安全和飞机通信行业。 报告还说:“最终，在手机内采用量子互联网技术，可能会对每个人的生活产生巨大影响。”
另外，建立超敏感的量子传感器网络也有助于更好地检测和预测地震，以及寻找地下石油、天然气和矿物。
据专家介绍，量子网络一步一步地前进，不断地引入量子计算、量子传感、测量等各种功能，最终目标包括整个量子传感网络、分布式量子计算和量子传感网络 美国能源部在报告中说量子网络形成了21世纪最重要的技术前沿之一的共识。
举世瞩目，各国竞相布局
鉴于量子网络的安全性高、应用行业的广泛优势，世界许多国家正在开发这种新的通信方法。
今年2月，美国能源部阿贡国立研究所和芝加哥大学的科学家成功地在芝加哥郊外建立了52英里的纠缠光子“量子环”。 这是美国迄今为止最长的陆基量子互联网之一。 这个互联网不久将连接到能源部费米研究所，构成80英里的3节点试验平台。 另外，石溪大学和布鲁克海文国家实验室与劳伦斯·伯克利国家实验室合作，建设长80英里的量子网络试验平台，积极进行网络扩张事业。
量子网络也引起了其他国家的关注。 荷兰、加拿大、日本、韩国、俄罗斯等国家和欧盟也加紧建设量子网络。
年5月，欧盟提出了“欧洲量子技术旗舰计划”，总投资额约为10亿欧元，首要目标之一是在10年内建设量子网络。
另外，据俄罗斯伊兹比斯亚报网站今年4月的报道，俄罗斯利用俄罗斯铁路企业的基础设施构建了量子网络平台，该平台试验区于2021年启动，金融机构、国家集团、生产公司、基础设施
近年来，中国也迅速发展了量子通信技术，在量子通信行业取得了举世瞩目的成果:年，全长2000余公里的世界第一条量子秘密通信主干线路“京沪干线”项目通过了总技术检查。 今年6月，中国科学技术大学潘建伟研究小组利用世界上第一颗量子科学实验卫星“墨子号”，实现了国际上首次基于纠缠的无中继千公里级量子秘密通信。
金贤敏认为这些成果在中国量子网络的构建中起着重要的作用，并表明中国量子网络的研究和快速发展已经处于国际先进水平。
面向实用化的重要是中继器
但是量子网络的快速发展道路不是平坦的道路。
金贤敏说，面对量子网络快速发展中的挑战，科学家们始终致力于处理两个重要问题。 一个是光子通过长距离光纤传输，传输中的损失根据距离呈指数增加。 二是光量子态的产生是概率性的。 这两个问题降低了量子网络的实际运行效率。 ”。
我们知道量子网络需要量子通信、量子精密测量、量子计算等行业各方面的突破。 金贤敏说，从长期来看，将真正的全量子网络实用化的关键依然是量子中继器。
总之，处于纠缠状态的两个量化无论相距多远都有一个相关，一个量化状态发生变化(例如人们测量它)，另一个量化状态瞬间相应地发生变化。 假设新闻的接收者和发送者各有一个光量子，它们将另一个纠缠的光量子作为“中介”派遣，使两个“中介”光量子在中继器上纠缠，两个剩下的光量子就会纠缠在一起。
在新闻通信行业中，量子中继器是一个广泛的概念，如新闻高速公路上的“加油站”，首先通过纠缠交换、纠缠纯化和量子储存等基本技术实现量子状态的纠缠操作，帮助新闻传输到更远的地方，
今年3月，哈佛大学和麻省理工学院的研究者在《自然》杂志上发表了研究成果。 其中，量子中继器本质上是小型的专用量子计算设备，必须存储足够的时间来比较有效地捕获和解决量子新闻，并将新闻传输到几千公里以外的地方。
金贤敏研究小组致力于量子中继器实用化的重要问题研究，实现了可在混合架构室温下执行的宽带量子存储互联网，这对量子网络的实用化有着重要的作用。 据介绍，这一成果是今年上半年在《科学》杂志《辅助科学》进展中发表的。
金贤敏进一步指出:“构筑实用的量子存储器，挑战满足需求和高内存带宽、长寿命、高效率、低噪音等指标，更重要的是能够在室温条件下工作，是困难而有意义的一步。”
在量子技术成熟、接近商用的今天，我国量子技术研究不断突破。 “将来，我们希望通过充分发掘基于实际可用的量化中继器的量化网络，构建越来越多的节点，提高节点的性能的方法，使量化网络具有完全的扩展性和丰富的量化新闻解决能力。 通过共同努力，最终实现全球量子网络。 ”。 金贤敏说。 (刘霞)
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