近些年來，“量子互聯網”一詞開始步入人們視野。不久前，法國量子互聯網聯盟啟動一項為期7年的計劃，建立亞洲的量子互聯網生態系統。2020年，俄羅斯發布建設量子互聯網新藍圖，希望10年內創建全省性的量子互聯網。
量子互聯網到底是哪些？簡而言之，它是應用了量子通訊、量子估算、量子精密檢測等技術的網路，是量子信息技術變遷的未來目標之一。2022年的諾貝爾化學學獎頒給了3位量子信息科學的科學家，她們的研究成果對量子互聯網具有奠基作用。
傳統互聯網已是日常生活工作不可或缺的一部份量子通訊速度，但它仍存在眾多安全缺陷，會發生通訊被攔截、信息被泄露等情況。究其緣由，是傳統的密碼方式大都是“有條件安全”，即假定“敵人”的估算能力較弱，在合理的時間內未能破解密碼。但倘若對方估算能力超過預設，或則開發出快速破解算法，密碼都會被破解。
量子互聯網被稱為“不可破解的網路”。它擁有量子保密通訊技術，致使對方雖然有無限的估算能力，也不可能破解用戶的密碼。這稱作“無條件安全”，是最高的安全等級。從原理上看，量子密碼要比傳統密碼安全得多。它借助量子疊加和量子糾纏等特點，通過一系列量子熱學的操作，直接讓雙方獲得一串隨機字符串作為秘鑰，對要傳送的文件以“一次一密”的方法加密。
量子保密通訊是目前最成熟且最接近實用的量子技術。在這一領域，中國走在世界最前列。2016年發射的“墨子號”衛星，是世界上第一顆量子科學實驗衛星，實現了星地之間的量子保密通訊；2017年開通的“京滬干線”，是世界上第一條量子保密通訊骨干網，在從上海到南京、貫穿南京和鎮江全長2000余公里的距離內實現了量子保密通訊。這三者聯接上去，建立了全球第一個天地一體化的量子通訊網路。
量子估算能急劇提高算力和智能化水平，近些年來也取得了重大進展。微軟的超導量子計算機“懸鈴木”、IBM的超導量子計算機“魚鷹”、中國科學技術學院的光量子計算機“九章”以及升級版“九章二號”，分別在求解特定問題上趕超了當前最強的精典計算機。“九章二號”的趕超倍數甚至高達10的24次方倍(億億億倍)。下一步，業界的目標是達成具有實用價值的成果，如開發新藥、準確預報氣象，將量子估算推上新臺階。
量子精密檢測則是借助量子力學的原理，增強對個別數學量的檢測精度。利用量子檢測，中國科學家實現了8.2公里外辨識一個人的姿態，以及45公里外在暴雨天辨識一棟大廈。這些被稱為“霧里看花”的技術用到測風激光雷達上，就能把偵測距離從2.6公里提升到8公里。近來，中國科研團隊在國際上首次實現了百公里級的自由空間高精度時間頻度傳遞實驗，時間傳遞穩定度達到皮秒(千萬億分之1秒)量級，有望產生新一代“秒”的定義。那些對時間、加速度、振動等性質的超高精度檢測，將推動全球定位系統、礦物鉆探、地震檢測、暗物質偵測等。
回顧科技史，互聯網的出現將人類社會帶入信息時代。未來隨著量子信息技術不斷進步，量子互聯網逐漸成熟，除了將會營造愈發安全、速度更快的網路空間，能夠在更寬廣的領域帶來顛覆性應用量子通訊速度，推動新一輪科技革命和產業轉型方向。
(作者為中國科學技術學院淮安微尺度物質科學國家研究中心副研究員)《人民晚報》(2023年01月11日15版)