量子网络

处理量子信息的物理装置
量子网络(quantum internet)也称为量子互联网,是基于量子通信技术产生、传输和使用量子态资源,实现量子计算机量子传感器量子信息处理系统或节点之间的互联和未知量子态信息的传输,可进一步提升量子信息传输和处理能力。[1]
1989年,首个量子密钥分发(QKD)实验在IBM实验室内实现。2001年中国科学技术大学组建起国内首个量子实验室。[2]在2004年,中国科学技术大学潘建伟教授的科研团队首次实现五光子纠缠和终端开放的量子态隐形传输。[3]次年6月,美国建成量子加密无线网络,其网络节点包括BBN办公室哈佛大学波士顿大学等10处。[4]2009年,中国科大郭光灿小组在安徽省芜湖市建成了“量子政务网”。[5]2014年,中国的量子通信安全传输距离创新纪录,突破至200公里。[6]2017年9月29日,世界首条量子保密通信干线——“京沪干线”正式开通,全长2000余公里,设置32个站点。[7][8]2020年2月,美国白宫网站就发布了一份《美国量子网络战略构想》,提出美国开辟量子互联网。[9]次年4月15日,荷兰量子技术研究中心的一个研究团队称其实现了首个多节点量子网络,该网络将三个量子处理器连接在一起。[10]截至2022年11月,中国已陆续建设了覆盖京津冀、长三角粤港澳大湾区成渝双城经济圈等国家重要战略区域,总里程超10000公里的地面光纤量子通信网络。[11]2023年9月,中国科学家使用光晶格中束缚的超冷原子,通过制备二维原子阵列、产生原子比特纠缠对、连接纠缠对的分步扩展方式制备了多原子纠缠态,并通过显微学技术调控和观测了其纠缠性质,向制备和测控大规模中性原子纠缠态迈出重要一步。[12]
2024年1月,清华大学交叉信息研究院教授段路明课题组利用同种离子的双类型量子比特编码,在世界上首次实现了量子网络节点的无串扰[13]同年5月,中国科学技术大学潘建伟、包小辉张强等首次采用单光子干涉在独立存储节点间建立纠缠,并以此为基础构建了国际首个基于纠缠的城域三节点量子网络。[14]

发展历史

1989年,首个量子密钥分发(QKD)实验在IBM实验室内实现,线路只有32厘米。1998年6月,在中科大近代物理系的支持下,张永德教授和郭光灿教授牵头发起了中国第一次关于量子信息的香山会议,标志着中国的量子信息研究开始。2001年中国科学技术大学组建起国内首个量子实验室。[2]