美國(guó)白宮網(wǎng)站近日發(fā)布一份《美國(guó)量子網(wǎng)絡(luò)戰(zhàn)略構(gòu)想》，提出美國(guó)將開辟量子互聯(lián)網(wǎng)，確保量子信息科學(xué)（QIS）惠及大眾。

這份由白宮國(guó)家量子協(xié)調(diào)辦公室撰寫的文件提到，1969年，美國(guó)國(guó)防部高級(jí)研究計(jì)劃局（DARPA）演示了首個(gè)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)ARPANET，推動(dòng)了后來的互聯(lián)網(wǎng)誕生?！澳菚r(shí)候，人們難以想象它會(huì)成為世界上推動(dòng)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)和生活質(zhì)量提高的最強(qiáng)大引擎。”

文件認(rèn)為，美國(guó)聯(lián)邦政府同樣將在推動(dòng)早期量子信息科學(xué)研究、引導(dǎo)國(guó)家研發(fā)活動(dòng)時(shí)發(fā)揮至關(guān)重要的作用。

這份充滿雄心的戰(zhàn)略構(gòu)想無疑受到了2018年年底出臺(tái)的《國(guó)家量子倡議法案》（NQIA）的推動(dòng)。此外，它也與近日披露的美國(guó)2021年度政府財(cái)政預(yù)算提案相呼應(yīng)。特朗普決意大幅削減主要科學(xué)機(jī)構(gòu)的研發(fā)預(yù)算，同時(shí)卻暗示將更多資金投入到人工智能和量子信息科學(xué)。

兩個(gè)目標(biāo)

這份文件將量子互聯(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)，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。

“通過在量子網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域的前驅(qū)開拓，美國(guó)預(yù)備革新國(guó)家和金融安全、患者隱私、藥物發(fā)現(xiàn)以及新材料的設(shè)計(jì)和制造，同時(shí)增加我們對(duì)宇宙的科學(xué)認(rèn)識(shí)?！蔽募懙?。

文件認(rèn)為，量子信息技術(shù)仍處于早期階段，而其遠(yuǎn)景取決于開創(chuàng)能夠可靠地連接量子設(shè)備的基礎(chǔ)設(shè)施平臺(tái)的能力，也取決于開發(fā)量子信息科學(xué)在安全、傳感和計(jì)算模式等方面的應(yīng)用的能力。在政府協(xié)調(diào)下齊頭并進(jìn)，持續(xù)發(fā)力，量子互聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)才能就位。

文件提出了兩個(gè)具體目標(biāo)：

一、在未來5年中，美國(guó)的公司和實(shí)驗(yàn)室將演示量子網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)科學(xué)和關(guān)鍵技術(shù)，包括量子互連、量子中繼器、量子存儲(chǔ)器、高通量量子信道和洲際天基糾纏分發(fā)。同時(shí)，將查明這些系統(tǒng)的潛在影響和改善應(yīng)用，帶來商業(yè)、科學(xué)、衛(wèi)生和國(guó)家安全方面的好處。

二、在未來20年里，量子互聯(lián)網(wǎng)鏈路將利用網(wǎng)絡(luò)化量子設(shè)備實(shí)現(xiàn)經(jīng)典技術(shù)無法實(shí)現(xiàn)的新功能，同時(shí)促進(jìn)對(duì)量子糾纏作用的理解。

值得一提的是，中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)的潘建偉團(tuán)隊(duì)已經(jīng)借助“墨子號(hào)”衛(wèi)星，在2017年打破了世界量子糾纏分發(fā)距離的紀(jì)錄，達(dá)到1200千米。隨后，該團(tuán)隊(duì)又聯(lián)合奧地利科學(xué)家完成首次洲際量子密鑰分發(fā)。

若干實(shí)用性技術(shù)

此外，戰(zhàn)略構(gòu)想也建議開展下列項(xiàng)目，人們?cè)桨l(fā)意識(shí)到，它們與實(shí)用性量子網(wǎng)絡(luò)和量子技術(shù)息息相關(guān)。

開發(fā)關(guān)鍵部件的技術(shù)和平臺(tái)，包括經(jīng)典光源、量子限制探測(cè)器、超低損耗互連、空對(duì)地連接、經(jīng)典網(wǎng)絡(luò)和網(wǎng)絡(luò)安全協(xié)議以及縮放成本；

將量子源和信號(hào)從光學(xué)和電信波段轉(zhuǎn)移到量子計(jì)算機(jī)相關(guān)波段，包括微波；

產(chǎn)生糾纏和超糾纏態(tài)的產(chǎn)生，傳輸、控制和測(cè)量量子態(tài)

開發(fā)與基于光學(xué)或電信波長(zhǎng)光子的量子比特兼容的量子存儲(chǔ)器和小規(guī)模量子計(jì)算機(jī)；

探索小規(guī)模和大規(guī)模量子處理器之間長(zhǎng)距離糾纏的新算法和應(yīng)用，包括量子糾錯(cuò)、量子云計(jì)算協(xié)議和新的量子傳感模式；

探索地面和天基糾纏分發(fā)的技術(shù)。

國(guó)家量子倡議

自2018年開始，特朗普政府在量子信息科學(xué)方面的動(dòng)作不斷。

2018月6月，白宮國(guó)家科技委員會(huì)（NSTC）成立量子信息科學(xué)子委員會(huì)，協(xié)調(diào)美國(guó)聯(lián)邦政府關(guān)于量子信息科學(xué)（QIS）的研發(fā)活動(dòng)。

2018年9月，上述委員會(huì)在白宮峰會(huì)上發(fā)布《國(guó)家量子信息科學(xué)戰(zhàn)略概覽》，其中提出6點(diǎn)科學(xué)建議，包括量子信息科學(xué)教育應(yīng)從小學(xué)開始。

同時(shí)，美國(guó)能源部宣布將成立多個(gè)國(guó)家級(jí)實(shí)驗(yàn)室，投入2.18億美元到85個(gè)量子技術(shù)研究項(xiàng)目，并在未來五年內(nèi)，每年為每個(gè)實(shí)驗(yàn)室撥款2500萬(wàn)美元。美國(guó)國(guó)家科學(xué)基金會(huì)則承諾投入3100萬(wàn)美元資助相關(guān)的研究項(xiàng)目。

2018年12月，美國(guó)國(guó)會(huì)高票通過《國(guó)家量子倡議法案》（NQIA），其中提出了三大目標(biāo)：用量子技術(shù)開發(fā)新一代傳感器、制造量子計(jì)算機(jī)、建立全球量子通信系統(tǒng)。

2019年3月，白宮科技辦宣布成立白宮國(guó)家量子協(xié)調(diào)辦公室，即此次戰(zhàn)略構(gòu)想的起草者。