1.6　未來世界是量子互聯網的時代

預計2030年前，量子計算機將投入實際應用，解決許多具有重大經濟和社會價值的問題。

1. 量子通信“無條件安全”

2016年8月，中國發射了世界上首顆量子科學實驗衛星，并已建成量子通信“京滬干線”，在全球處于領跑地位。據預測，到2030年，量子通信將實現大規模應用。經典通信的硬件設施不會被取代，只需在原有設施上“錦上添花”——在通信發送端和接收端安裝單光子探測器、量子網關等量子加密設備，即可在電話、傳真、光纖網絡等原有通信網絡中實現量子通信，安全性大幅提升。中國正在構建的天地一體化量子通信網絡如圖1-18所示。

與經典通信不同，量子通信可以將信息編碼，加載到單個光子的量子疊加態的偏振方向上。單光子是光能量的最小組成單元，不能被再分割，量子狀態無法被精確復制，任何竊聽行為都會對其造成擾動，從而被通信雙方察覺并規避。通過量子態傳輸，通信雙方協商生成量子密鑰，再加上對信息進行“一次一密”的加密保護，真正實現信息在傳輸中的完全隨機、不可破譯，從根本上解決通信安全問題。

2. 量子計算機將“秒殺”超算

利用0+1、0-1等量子疊加態，各國科技人員還在研發量子計算機。隨著可操縱的量子數量增加，量子計算機的計算能力會指數級上升。

指數級上升的威力有多大？印度的棋盤麥粒故事很能說明問題。舍罕王打算獎賞國際象棋的發明人——宰相達依爾，就問他想要什么。達依爾對國王說：“請您在這張棋盤的第一個小格里，賞給我1粒麥粒，在第二個小格里給2粒，第三個小格里給4粒，以后每一小格中的數量都比前一小格加1倍。請您把擺滿棋盤上所有64格的麥粒，都賞給我吧！”國王覺得這個要求太容易滿足了，就命令手下搬來幾袋麥粒。當記數開始一段時間后，國王才發現：就算把全世界的麥粒都拿來，也填不滿這些象棋格子。

同樣道理，當量子計算機可操縱的量子數達到一定級別，它的計算能力將會十分驚人。當計算機發展到50量子比特的時候，就能夠實現“量子稱霸”，對特定問題的處理能力遠超現在的超級計算機。這意味著，許多大規模計算難題能得到有效的解決方案，在密碼破解、氣象預報、藥物設計、金融分析、石油勘探等領域具有巨大的應用前景。

3. 中國量子通信技術領跑全球，未來十年擬構建量子互聯網

最開始，人類結繩記事；然后，人們用語言和文字溝通；再后來，手機、網絡成為必需品。信息傳輸，早已從如何傳輸，走入了“如何安全傳輸”的年代。

中國首顆“量子科學實驗衛星”的發射成功，有望讓量子通信真正進入廣域傳輸時代；其“測不準”“不可復制”等特性，使得其傳輸的信息在理論上永不會被解密。

不過，發射衛星只是一個起點，在“宏偉量子大廈”中，量子“京滬干線”正在飛速搭建，天地一體的廣域量子網絡指日可待，市場應用不斷突破。在第二次“量子革命”中，中國正在領跑。十年磨劍，量子通信從“三點一線”走到“洲際傳播”。

目前，中國工商銀行、北京農商銀行等多家銀行率先試用了量子通信加密技術。從理論上講，通過設備產生量子密鑰，再對數據進行加密傳輸，是不會被竊取的，這對金融數據傳輸是非常必要的。

量子“京滬干線”總長2000多千米，建成后，目標應用于軍事、金融、政務等領域信息的安全傳輸。金融機構、媒體、大型企業，都可以成為量子通信的用戶。

4. 競爭加劇，“第二次量子革命”出現

量子信息技術方興未艾，這一領域的國際競爭也在不斷加劇。2017年以來，歐美紛紛提出“第二次量子革命”計劃，加大基礎研究和產業發展方面的投入。

2017年3月，歐盟委員會發布《量子宣言（草案）》，計劃于2018年啟動10億歐元的量子技術項目。其中，在量子通信方面，規劃5年內突破量子中繼器核心技術，實現點對點安全量子通信。10年內實現遠距離量子網絡、量子信用卡應用等，目標是融合量子通信與經典通信，保衛歐洲互聯網安全。美國更是將“量子躍遷”作為“六大科研前沿”之一，認為人類正站在下一代量子革命的門檻上，量子力學正在導致變革性技術，必須加大投入促進交叉性基礎研究。

2017年5月在荷蘭阿姆斯特丹舉行了歐洲量子會議，這次會議上有參會者明確提出，歐洲要成為世界量子技術發展競爭中的領導者，并提議建設類似于中國量子通信“京滬干線”的項目。

發射全球第一顆量子通信衛星，無疑確立了中國在國際量子通信研究中的領跑地位。根據中國量子通信發展規劃，量子衛星發射及建成量子通信“京滬干線”后，國內初步形成廣域量子通信體系。到2030年左右，中國率先建成全球化量子通信網絡。