量子互联网的核心概念与本质 - 量子互联网是独立于经典互联网和量子计算的新兴网络范式，其核心功能是用于在遥远设备间共享量子纠缠态，而非单纯提升现有互联网的速度或安全性 [1][6] - 量子互联网将与经典互联网并存并协同运作，经典信道负责传输控制信息，量子信道专门用于分发纠缠态，共同催生超越现有基础设施的新型协议 [6] - 该网络基于量子物理定律运作，其核心单元是量子比特，与经典比特只能为0或1不同，量子比特可以同时处于0和1的叠加态 [3] 量子互联网的关键技术基础 - 量子纠缠是量子互联网的“燃料”，它使得无论相隔多远的两量子位都能保持相互关联的状态，是实现量子互联网独特功能的基础 [3][5] - 量子技术面临两大物理限制：一是未知量子态无法被复制（不可克隆定理），二是量子信息极其脆弱，易受环境噪声影响而退化（退相干）[5] - 构建网络需要分发纠缠态，并利用纠缠特性实现安全密钥交换、量子信息瞬移（不传输粒子而转移量子态）以及协同分布式量子任务 [6] 量子互联网的主要应用前景 - 在安全与隐私领域，量子密钥分发（QKD）能够基于物理定律生成有安全保障的密钥，其他应用包括盲量子计算（保密数据外包计算）和电子投票 [7] - 在计算能力方面，分布式量子计算通过纠缠连接多个量子处理器，可突破单处理器量子位数量限制，实现相对于经典分布式系统的指数级运算加速 [8] - 在专有应用方面，量子传感网络能提供前所未有的测量精度，量子增强型时间同步与长基线望远镜有望彻底改变导航、天文观测和地球监测领域 [9] 量子互联网的发展阶段与现状 - 量子互联网的建设正分五个阶段推进：一、基础QKD网络已在城市及卫星通信中部署；二、实验室已演示纠缠态分发；三、实现了量子态净化的量子存储网络；四、基于逻辑量子位的有限容错网络；五、支持分布式量子计算的完整量子互联网 [10] - 目前，基础量子密钥分发网络（QKD）已进入实际部署阶段 [10] 构建量子互联网面临的主要挑战 - 需要开发量子中继器以延长纠缠态的传输距离，并需要量子存储器来存储脆弱的量子比特 [11] - 需要发展新型纠错机制来对抗噪声和退相干现象，并制定新标准以确保不同技术和地域间的互操作性 [11] - 尽管挑战巨大，但发展势头强劲，各国政府、研究机构和行业巨头正大力投资原型机与测试平台 [11]