互聯網是用于傳遞、儲存和處理經典信息的全球性系統。量子互聯網則可以對量子信息進行同樣的傳遞、處理和存儲。近年來，美國和歐盟紛紛出臺了重量級的量子技術戰略性文件，都把“量子網絡”和“量子互聯網”作為遠景目標，力求在新一輪的量子產業競賽中占據制高點。

　　這個引人注目的概念實現了目前人類對所有量子技術想象的大一統，它是實現“量子云計算”的方式，它是量子信息傳輸和儲存的平臺，它是竊聽必留痕跡的量子密碼的交換渠道，它還能組建一臺世界性原子鐘，重新定義時間同步性。

　　什么是量子互聯網？

　　美國白宮國家鏈子協調辦公室是這樣來描述鏈子互聯網的，比較籠統地將量子互聯網描述為一張由量子計算機和其他量子設備組成的龐大網絡。借用美國軍方首創的互聯網來描述量子互聯網的顛覆性遠景：“它將催化出許多新興技術，從而加速現有互聯網的發展，提高通信安全性，并使計算技術發生劇變。”

　　中國量子通信領域的領軍人物、中科院院士潘建偉在2019年接受《國家科學評論》（NSR）專訪時也以經典互聯網引出了量子互聯網：“眾所周知，互聯網是用于傳遞、處理和儲存經典信息的全球性系統。量子互聯網則可以對量子信息進行同樣的傳遞、處理和存儲。量子比特和量子糾纏（量子比特互相關聯的狀態）將是量子互聯網的基本資源。”

　　歐洲量子技術旗艦計劃3月發布的一份戰略研究議程（下簡稱“歐洲量子議程”）的描述將上述兩種說法串聯拿起來：量子計算機、模擬器和傳感器通過量子網絡互聯，分配信息和量子資源（如相干、糾纏），從而保障數字基礎設施的安全。

　　我們可以總結出，量子互聯網之所以冠以量子之名，實具備三大要點：一是該網絡連接的設備是量子設備，二是該網絡傳輸的資源是量子特性，三是該網絡傳輸的方式依賴量子機制。

　　當然，像商用量子計算機這樣的先進量子設備仍遙遙無期，要連接量子計算機的成熟量子互聯網總體上確是未來概念。

　　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（QKD）技術被竊聽必留痕跡，但也在工程上帶來了無法像電信號一樣被增強的難題。光子通過長距離光纖傳輸，必然會產生損耗。

　　2017年，全長2000余公里的世界首條量子保密通信骨干線路“京滬干線”開通，設置32個站點，采用“可信中繼”方案，通過人工值守、網絡隔離等手段保障中繼站點內的信息安全。

　　在“京滬干線”這條國家示范性骨干線路建成近3年后，量子保密通信網絡加快地方性延伸。近日，山東省濟南市政府工作報告提及將建設量子保密“齊魯干線”。據了解，量子保密通信“齊魯干線”將橫貫東西，依托濟南、濰坊、淄博和青島等市構建，滿足與京津冀、長三角及海外重要城市間廣域量子保密通信需求。從現階段看，中國在量子保密通信網的建設上走在世界前列。

　　量子保密通信傳輸的是隨機生成的

　　對照此前所說的量子互聯網定義，它尚不能連接量子計算機等前沿量子設備，也不能傳輸糾纏等量子資源，傳輸機制并未實現完全的“量子化”。

　　“京滬干線”設備供應商科大國盾量子技術股份有限公司（以下簡稱國盾量子）總裁趙勇認為，各國推進的基于量子密鑰分發（QKD）的量子保密通信網絡就是“量子互聯網”的初級階段，首先實現信息安全方面的應用，最終的目標是“全量子網絡”，將量子計算、量子傳感和測量等功能融入進來，形成量子安全網絡、分布式量子計算和量子傳感網絡。

　　“從初級到終極，信息安全應用的定位貫穿量子網絡的始終，而量子密鑰分發也將隨著網絡的升級而升級，貫穿始終。”他說道。

　　總結起來，量子通信采用了量子加密技術，量子密鑰的分發是隨機的，竊聽者無法獲得正確的密鑰。由于量子的特殊性質，竊聽者獲得的信息是被破壞的，已非原來的信息，保證了通訊的安全。在當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關注，得到廣泛認可也就不足為怪了。

　　其實，量子保密通信網絡是為通信雙方產生和分配安全密鑰的網絡。傳統密鑰比較依賴數學和計算復雜性理論，而量子密鑰則以光子的量子態為載體，依賴物理學中的量子不可克隆定理。

　　量子互聯網需要哪些關鍵技術？

　　量子互聯網遠景需要量子通信、量子精密測量、量子計算等領域全方位的突破，鑒于一些國家已經開始構建初級的量子保密通信網絡，要從這個領域切入實現突破，最關鍵的還是解決上文提到的“距離”問題。

　　一方面，要用量子中繼器來取代人工保障的中繼站，利用量子糾纏來實現量子態的遠距離傳送。另一方面，高軌道的衛星可以作為天基中繼站點，覆蓋超長距離的量子網絡。2017年，潘建偉團隊利用世界首顆量子通信實驗衛星“墨子號”，成功將一對糾纏光子分發到距離1200千米的兩個站點。

　　歐洲“量子互聯網聯盟”還展望了量子互聯網在廣義科學領域的變革性影響，例如把距離遙遠的原子鐘互聯，大幅提高時間準確性。天文學家也可以解決甚長干涉基線中的時間同步問題，讓距離遙遠的望遠鏡強有力地合體。

　　量子互聯網會否替代現有互聯網？

　　正如科學家們建造量子計算機是為了更好地解決特定問題，而非普遍問題，量子互聯網的目的不是替代現有互聯網，也很難替代現有互聯網。

　　歐洲量子旗艦計劃認為，量子網絡的作用是兼容、擴充現有的數字基礎設施。

　　在實際應用中，量子密鑰分發需要和密碼算法結合使用，也需要通過“量子信道+經典信道”來完成：量子信道傳輸量子信號，經典信道交互從中提取安全密鑰的處理方法。

　　因此，量子保密通信網絡往往在現有的光纖網絡基礎設施（如中國電信等電信運營商）之上部署。

　　趙勇對澎湃新聞表示：簡化了理解，當前的互聯網是“用于傳遞、處理和儲存經典信息的全球性系統”，量子互聯網則是對量子信息進行同樣的傳遞、處理和存儲。“量子互聯網”不是對現有互聯網的替代，而是在互聯網上疊加新功能的基礎設施。

　　正如量子計算機不能取代經典計算機，不管是從其根本目的還是其經濟成本來說，量子互聯網并不會取代現有的互聯網。