量子网络应用路线图

近日，美国量子经济发展联盟（QED-C®）发布新版《量子网络应用路线图》，明确了在安全通信、网络化计算和分布式传感等具有商业价值的应用领域，实现量子网络所需的技术和性能提升。随着量子计算、量子传感和量子安全技术的不断成熟，其能力和价值还将取决于量子信息能否在系统之间、在有效距离内以及在多用户之间可靠共享。该路线图确定了涵盖网络安全、网络化量子计算和网络化量子传感器三大领域的10项应用，并列出了这些应用实现全部潜力所需的性能指标和技术。评估的应用包括量子密钥分发、盲量子计算、集群式与分布式量子计算，以及分布式量子传感。根据专家意见，该路线图发现，量子光学网络交换机、量子中继器和量子卫星基础设施的进步对于大多数评估的应用而言是必要的。量子光源和光-物质界面的进步对许多应用也至关重要。量子光学网络交换机、中继器和卫星基础设施各能支撑10项高影响力量子网络应用中的9项。这些洞察有助于厘清量子网络技术栈中哪些部分最值得资助方、政策制定者、企业和研究人员关注。尽管量子网络有望支持从安全通信到分布式计算和先进传感等未来应用，但报告指出，当前系统仍存在局限性。目前的量子网络性能仅能支持评估应用中的两项——量子密钥分发和分布式量子传感，且仅能实现点对点、短距离部署。“量子网络仍处于早期发展阶段，但它有潜力扩展量子计算、量子传感和量子安全的价值，”QED-C执行董事CeliaMerzbacher博士表示。“本路线图旨在展示哪些不同能力和技术需要取得进展，以及哪些有针对性的投资可能产生最大影响。”该路线图还指出了哪些网络能力最常制约应用的发展。量子比特传输速率、传输距离、保真度和同步性等方面都需要改进。需求与当前能力之间的差距，明确了需要开展哪些研究，以支持超越当前相对有限连接的、更大规模和更灵活的系统。“QNAR2.0（量子网络应用路线图2.0）标志着我们对具有商业相关性的量子网络应用及其技术要求的理解向前迈出了重要一步，”美国国家科学基金会（NSF）量子网络中心（CQN）联合主任SaikatGuha表示。“该路线图由量子网络中心、QED-C及行业利益相关方联合制定，为将研究与高影响力应用场景对接提供了基础，并为加速技术转化所需的技术路线图提供了参考。”该路线图由QED-C与量子网络中心合作制定，并建立在量子网络中心早期版本路线图的基础之上。参与方涵盖来自工业界、政府、学术界和国家实验室的众多贡献者，包括L3HarrisTechnologies、IonQ、亚利桑那大学、SRIInternational、美国国家科学基金会、美国国家标准与技术研究院（NIST）、阿贡国家实验室、费米国家实验室、HorizonQuantum、AliroQuantum等机构的代表。