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重磅！美国突发《战略构想》，又一个要改变世界的量子互联网要来了！

百家作者：互联网思想 2020-02-21 14:47:20

近日，白宫发布了一份由国家量子协调办公室（NQCO）撰写的文件《美国量子网络战略构想》（A Strategic Vision for America's Quantum Networks），提出美国将汇聚联邦机构、学术界和业界领袖的科研力量，促进量子互联网发展，确保量子信息科学惠及大众。

美国将开辟量子互联网

文件提到：

1969 年国防部高级研究计划局（DARPA）演示了首个计算机网络 ARPANET，推动了后来的互联网诞生。那时候我们都没想到，它会成为未来推动经济增长、提高生活质量的最强引擎。

因此，美国联邦政府希望如同当年一样，在推动早期量子信息科学研究、引导国家研发活动时发挥至关重要的作用。

根据文件，美国将探索如何构建量子互联网——一个由量子计算机和其他量子设备组成的庞大网络，从而催生新技术、加速互联网发展、提高通信安全性，并在计算方面取得巨大进步。同时，通过在量子网络方面走在世界前列，美国将改革国家和金融安全、患者隐私、药物发现以及新材料的设计和制造，同时提高人类对宇宙的科学认识。

具体来讲，战略构想中提出了两个目标（原文见下图）：

未来 5 年，美国企业、实验室将展示实现量子网络的基础科学和关键技术，从量子互连、量子中继器、量子存储器、高通量量子信道，以及洲际天基纠缠分布。同时，为保证商业、科学、卫生和国家安全利益，将查明这类系统的潜在影响和改进应用；未来 20 年，量子互联网链路将利用网络化量子设备，实现经典技术无法实现的新功能，并增进对纠缠作用的理解。

同时，战略构想也建议开展下列 6 个项目：

将量子源和信号从光学和电信波段转移到量子计算机相关波段（包括微波）；
开发关键部件的技术和平台，包括经典源、量子受限探测器、超低损耗互连、空对地连接、经典网络和网络安全协议以及规模成本；
产生纠缠和超纠缠态，传输、控制和测量量子态；
开发与基于光学或电信波长的光子基量子位兼容的量子存储器和小规模量子计算机；
探索小规模和大规模量子处理器之间远程纠缠的新算法和应用，包括量子纠错、量子云计算协议和新的量子感测模态；
探索地面和天基纠缠分布技术。

值得一提的是，自2018年开始，特朗普政府在量子信息科学方面的动作不断。

2018月6月，白宫国家科技委员会（NSTC）成立量子信息科学子委员会，协调美国联邦政府关于量子信息科学（QIS）的研发活动。

2018年9月，上述委员会在白宫峰会上发布《国家量子信息科学战略概览》，其中提出6点科学建议，包括量子信息科学教育应从小学开始。

同时，美国能源部宣布将成立多个国家级实验室，投入2.18亿美元到85个量子技术研究项目，并在未来五年内，每年为每个实验室拨款2500万美元。美国国家科学基金会则承诺投入3100万美元资助相关的研究项目。

2018年12月，美国国会高票通过《国家量子倡议法案》（NQIA），其中提出了三大目标：用量子技术开发新一代传感器、制造量子计算机、建立全球量子通信系统。

2019年3月，白宫科技办宣布成立白宫国家量子协调办公室，即此次战略构想的起草者。

2020年2月9日早间消息，据外媒报道，知情人士说，白宫周一将在其2021年预算提案中提议大幅增加美国政府在人工智能和量子信息科学研发方面的开支。特朗普政府希望国会到2022年将人工智能研发经费的支出从9.73亿美元增加一倍至近20亿美元，并在两年内将量子信息科研的支出增加一倍至8.6亿美元。

同时，2月12日，据新华社，中国研究团队在英国《自然》杂志发表新论文介绍，他们成功在两个由50公里长光纤连接的量子存储器间实现量子纠缠，为构建基于量子中继的量子网络奠定了基础。这项研究由中国科学技术大学、济南量子技术研究院以及中国科学院上海微系统与信息技术研究所合作开展。

此外，上海交通大学金贤敏团队近日在最新一期《科学》杂志子刊上发表最新研究成果，提出并实验演示了一种混合架构的可在室温下运行的宽带存储量子网络，并构建了两个不同类型的量子存储器作为网络中的节点。据介绍，该项研究提供了量子信息处理领域的新途径，其室温工作条件和丰富的量子态操作能力对于量子通信、量子计算和量子模拟等实际应用具有重要意义。量子通信在传统算法的基础上进一步扩展，将融合和叠加更多的信息数据，借由量子之间的相干性，整体的传输、分析速率有超倍的提升。互联网思想综合澎湃新闻、《自然》《科学》

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