量子網際網路的構建依賴現有的通訊基礎設施，這樣的整合會對現階段的通信技術產生以下影響：

### 影響

1. **提升安全性**：量子通訊技術使得數據傳輸過程中具備無條件安全性，利用量子密鑰分發技術可以有效防止數據被竊聽或篡改，進而提升整個通信網路的安全性。

2. **兼容性與成本效益**：將量子通訊技術與現有的經典光纖網路相結合，可以利用既有基礎設施，從而降低設置新通信網絡的成本。這一點對於需要大規模部署的量子網際網路尤其重要。

3. **提升傳輸效率**：量子通訊技術有潛力提高數據的傳輸速率，特別是在密鑰分發方面，可以讓多個用戶同時進行安全通訊。

4. **推動新應用的發展**：隨著量子網際網路的發展，會衍生出許多新的應用場景，尤其是在金融、政府機構、醫療以及其他需要高安全性數據傳輸的領域，進而促進這些行業的數位化進程。

### 未來發展的可能性和挑戰

1. **技術成熟度**：量子通訊技術仍在研發階段，相關技術如單光子探測器、量子重複器的商業化應用尚需時間，提高這些核心技術的成熟度和可靠性是當前的挑戰。

2. **基礎設施的更新和擴展**：雖然可以利用現有基礎設施，但要進一步擴大量子網際網路的覆蓋範圍，仍需對基礎設施進行適當的更新與升級。

3. **標準化和協議制定**：現階段量子通訊技術的標準還不明確，為實現全球互連，制定統一的標準和協議至關重要。

4. **成本與可行性**：雖然整合現有基礎設施能降低成本，但量子技術本身的開發和維護仍需資金支持，商業模式的建立將影響其普及程度。

5. **量子計算的發展**：隨著量子計算技術的進步，量子網際網路也需要跟上步伐，處理與量子計算有關的需求，如量子計算資源的共享和相互連結。

總之，量子網際網路的發展前景廣闊，潛在應用多樣，但在推進的過程中仍面臨技術、標準、成本等多方面的挑戰，需要產學研各方的共同努力來克服。
量子網際網路的構建需要依賴現有的通訊基礎設施，這樣的整合對於現階段的通信技術會產生哪些影響？及其未來發展的可能性和挑戰為何？
**量子加密通訊**，是指在多個通訊節點間，利用量子密鑰分發進行安全通訊的網路。各節點間產生的量子密鑰可以對傳統的語音、圖像以及數位多媒體等通訊數據進行加密和解密。由於量子通訊線路無法通過掛接旁路竊聽或攔截竊聽，只要被竊聽就會讓量子態發生變化從而改變通訊內容，防止原文被偵知，以此實現安全的通訊。

歐洲日內瓦大學和康寧玻璃公司合作建造的量子通訊光纖網路全長為 307 公里。中國於 2017 年 9 月底開通的京滬幹線長達 2000 公里。

## 原理

量子通訊融合了現代物理學和光通訊技術研究的成果，由物理學基本原理來保證密鑰分配過程的無條件安全性。量子密鑰分發根據所利用量子狀態特性的不同，可以分為基於測量和基於糾纏態兩種。基於糾纏態的量子通訊在傳遞資訊的時候利用了量子糾纏效應，即兩個經過耦合的微觀粒子，在一個粒子狀態被測量時，同時會得到另一個粒子的狀態。

## 發展

世界上已有美國、歐洲、中國、俄羅斯等多個研究小組和機構致力於量子通訊網的研發。

2004 年，中國科學技術大學潘建偉教授的科研團隊首次實現五光子糾纏和終端開放的量子態隱形傳輸。

2005 年，美國建成了 DARPA 量子網路。其連接節點有 3 個，分別為美國 BBN 公司、哈佛大學和波士頓大學，目前延伸長度為 10 公里。

2008 年 8 月，潘建偉團隊研製 20km 級 3 方量子電話網路。

來自 12 個歐盟國家的 41 個科研小組經過四年半時間，建立了 SECOQC 量子通訊網路，並於 2008 年 10 月在維也納現場演示了一個基於商業網路的安全量子通訊系統。該系統集成了多種量子密碼手段，包含 6 個節點。其組網方式為在每個節點使用多個不同類型量子密鑰分發的收發系統並利用可信中繼進行聯網。

2009 年，潘建偉團隊在合肥構建和演示了一個 4 節點全通型量子通訊網路。其中任意兩個節點都可以互聯互通、實時地產生不落地量子密鑰，進而用來進行各種加密的數據、語音和多媒體通訊等應用。此網路基於誘騙態量子通訊方案，大大提高了安全通訊的距離和密鑰產生速率，同時保證了絕對安全性 。其最近的兩個通訊節點超過 16km。每個節點可工作在全雙工模式，即同時作為量子訊號發射和接收方進行量子通訊。

截止 2009 年，點對點的兩方量子通訊技術已經比較成熟，科學家和技術人員利用光量子態已經能夠實現幾十公里到百公里級的兩方量子密鑰分發系統 。
為了拓展應用，需對點對點的通訊方式進行組網，滿足多用戶的通訊需要。為了與現有通訊系統兼容以及大量減少成本，量子通訊網還將充分利用經典通訊設施，如現有光纖網路。

2014 年 11 月 15 日，中國研發的遠程量子密鑰分發系統的安全距離擴展至 200 公里，刷新世界紀錄。

2016 年 8 月 16 日，中國發射全世界首顆量子科學實驗衛星。截至 2017 年 8 月，已完成了包括千公里級的量子糾纏分發、星地的高速量子秘鑰分發，以及地球的量子隱形傳態等預定的科學目標。

2017 年 9 月 29 日，世界首條量子保密通訊幹線「京滬幹線」正式開通。當日結合京滬幹線與「墨子號」量子衛星，成功實現人類首次洲際距離且天地鏈路的量子保密通訊。幹線連接北京、上海，貫穿濟南和合肥全長 2000 餘公里，全線路密鑰率大於 20 千位元 / 秒可同時供上萬用戶密鑰分發。

2020 年 5 月，大陸媒體《參考消息》報導，俄羅斯聖彼得堡國立資訊科技、機械與光學研究大學與俄羅斯風險投資公司合作，將利用俄羅斯鐵路公司的基礎設施打造量子網際網路平台。該項目將耗資 3 億盧布（約合 410 萬美元）。

## 應用

中國「金融資訊量子通訊驗證網」在北京開通，計劃依託於京滬幹線執行兩大金融重鎮間的保密，在世界上首次將量子通訊技術應用於金融資訊安全傳輸。

另有「濟南黨政機關量子通訊專網」是第一個黨政機關網，可供百平方公里的近 200 個終端進行保密通訊，用戶之間的通訊實現了每秒產生 4000 多個密碼。濟南量子科學研究院院長助理周飛參與了整個濟南專網的建設，並世界上首次應用於公檢法部門，例如在檢察院系統，對一些貪腐案件調查進行資訊溝通時，通過量子通訊電話可以保證資訊安全性，不存在洩露或竊聽；能夠實務應用的關鍵是室溫下通訊波段單光子探測器的研發成功。

## 參考文獻

## 參見

* 量子力學
* 量子計算機
* 量子匯流排

## 外部連結

* AT&T hopes quantum networking will amplify the power of quantum computing （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）
* Elliott, Chip. The DARPA Quantum Network. 2004. arXiv:quant-ph/0412029  .
* cse.wustl.edu （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）
* Quantum Internet and Networked Computing （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）
* Microsoft -Quantum Network （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）
**量子技術**（英語：Quantum Technology）是一門新興的物理和工程領域，它的原理基於量子力學的種種特性，如量子糾纏、量子疊加和量子隧穿 ，應用在如量子計算、量子傳感器、量子密碼學 、量子模擬、量子計量和量子成像等領域 。

## 應用

### 傳感

### 安全通信

### 計算

## 參見

* 奈米科學量子
* 原子工程

## 參考文獻 ## 科研項目

### 未來網絡

2014 年 5 月 17 日，未來網絡先導試驗網在合肥開通。

### 量子科學實驗衛星

量子科學實驗衛星的主要功能是把糾纏光子發向全世界，從而實現完全保密的無線通訊。

2013 年 6 月 4 日，中國科學技術大學潘建偉院士發表了一篇論文，描述其首次完成的太空量子通訊實驗。實驗完成於 2010 年或之前，實驗所用的德國衛星 CHAMP 發射於 2000 年 7 月，在 2010 年 9 月脫離軌道重返大氣層。量子科學衛星工程在 2008 年被中國科學院列為重大創新項目，2011 年獲得立項。

2016 年 8 月 16 日 1 時 40 分，量子科學實驗衛星於酒泉衛星發射中心搭載長征二號丁運載火箭發射升空，成為全球首顆設計用於進行量子科學實驗的衛星。 ## 發展

世界上已有美國、歐洲、中國、俄羅斯等多個研究小組和機構致力於量子通訊網的研發。

2004 年，中國科學技術大學潘建偉教授的科研團隊首次實現五光子糾纏和終端開放的量子態隱形傳輸。

2005 年，美國建成了 DARPA 量子網路。其連接節點有 3 個，分別為美國 BBN 公司、哈佛大學和波士頓大學，目前延伸長度為 10 公里。

2008 年 8 月，潘建偉團隊研製 20km 級 3 方量子電話網路。

來自 12 個歐盟國家的 41 個科研小組經過四年半時間，建立了 SECOQC 量子通訊網路，並於 2008 年 10 月在維也納現場演示了一個基於商業網路的安全量子通訊系統。該系統集成了多種量子密碼手段，包含 6 個節點。其組網方式為在每個節點使用多個不同類型量子密鑰分發的收發系統並利用可信中繼進行聯網。

2009 年，潘建偉團隊在合肥構建和演示了一個 4 節點全通型量子通訊網路。其中任意兩個節點都可以互聯互通、實時地產生不落地量子密鑰，進而用來進行各種加密的數據、語音和多媒體通訊等應用。此網路基於誘騙態量子通訊方案，大大提高了安全通訊的距離和密鑰產生速率，同時保證了絕對安全性 。其最近的兩個通訊節點超過 16km。每個節點可工作在全雙工模式，即同時作為量子訊號發射和接收方進行量子通訊。 **量子加密通訊**，是指在多個通訊節點間，利用量子密鑰分發進行安全通訊的網路。各節點間產生的量子密鑰可以對傳統的語音、圖像以及數位多媒體等通訊數據進行加密和解密。由於量子通訊線路無法通過掛接旁路竊聽或攔截竊聽，只要被竊聽就會讓量子態發生變化從而改變通訊內容，防止原文被偵知，以此實現安全的通訊。

歐洲日內瓦大學和康寧玻璃公司合作建造的量子通訊光纖網路全長為 307 公里。中國於 2017 年 9 月底開通的京滬幹線長達 2000 公里。

## 原理

量子通訊融合了現代物理學和光通訊技術研究的成果，由物理學基本原理來保證密鑰分配過程的無條件安全性。量子密鑰分發根據所利用量子狀態特性的不同，可以分為基於測量和基於糾纏態兩種。基於糾纏態的量子通訊在傳遞資訊的時候利用了量子糾纏效應，即兩個經過耦合的微觀粒子，在一個粒子狀態被測量時，同時會得到另一個粒子的狀態。