量子互联网很可能是第一个成为现实的量子信息技术。荷兰代尔夫特QuTech的研究人员今天发布了有关实现这一科学目标的综合指南。它描述了六个阶段，从已经可以实现安全量子通信的简单的量子位网络开始，这一阶段在不久的将来可能成为现实。发展以完全量子连接的量子计算机网络结束。在每个阶段，都会出现新的应用程序，例如极其精确的时钟同步或将地球上的不同望远镜集成到一个虚拟超级望远镜中。这项工作创造了一种通用语言，它将量子网络的高度交叉的学科领域联合起来，实现了全球量子互联网的梦想。
一个量子网络将通过利用从量子物理现象，例如纠缠革命性的通信技术。研究人员正在研究使量子位在地球上任何两个点之间传输的技术。这样的量子位可以同时为零和一个，并且可以纠缠在一起-它们的命运以一种量子位的运算立即影响另一个量子位的状态的方式合并。
这带来了我们今天所知道的Internet所无法达到的两个功能。首先是纠缠可以改善远距离站点之间的协调。这使其非常适合诸如时钟同步或远距望远镜的链接等任务以获得更好的图像。第二个问题是纠缠本质上是安全的。如果两个量子位最大地纠缠在一起，那么在这个纠缠中，宇宙中没有别的任何份额。此功能使纠缠非常适合需要安全性和隐私性的应用程序。
量子互联网的许多其他应用是已知的，并且随着第一个网络上线，可能会发现更多的应用。代尔夫特理工大学与荷兰TNO应用科学研究组织合作的QuTech研究人员现已提出了以技术能力和相应应用为特征的量子互联网发展阶段。
真正的量子网络的最底层-一个准备和测量网络-允许在任意两个网络节点之间端到端地传送量子位，一次提供一个量子位。这已经足以支持量子网络的许多密码应用。最高阶段是连接可在其上执行任意量子应用程序的大型量子计算机的长期目标。
除了提供进一步开发的指南之外，这项工作还对工程工作和应用程序开发提出了挑战。该论文的主要作者斯蒂芬妮·韦纳(StephanieWehner)说：“一方面，我们希望在网络上建立这样一个更高级的阶段，另一方面，量子软件开发人员面临着减少应用协议要求的挑战。它们已经可以通过较低端的技术能力来实现。”合著者罗纳德·汉森(RonaldHanson)补充说：“这项工作为跨越物理学，计算机科学和工程学的量子网络这个高度跨学科的领域之间建立了急需的通用语言。”
第一个真正的量子网络允许端到端传输量子比特，预计将在未来几年内实现，这预示着大规模量子互联网的兴起。
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