近期，一份由紫金山实验室携手江苏省未来网络创新研究院等机构共同编纂的白皮书，深入探讨了量子互联网的发展脉络，从基础理论到架构设计，再到关键技术及算网协同策略，为量子互联网从理论探索迈向工程实践提供了宝贵的参考。
量子力学作为量子信息技术的基石，揭示了微观粒子状态的独特性质，如叠加态和纠缠态，这些特性为量子通信和计算奠定了理论基础。量子态演化遵循薛定谔方程，为量子技术的应用提供了数学支撑。在量子通信领域，量子密钥分发、量子隐形传态和量子安全直接通信等技术，展现了量子通信在保障信息安全方面的巨大潜力。量子计算则利用叠加态实现并行运算，尽管目前仍处于含噪音中等尺度量子阶段，但其在大数分解和量子搜索等方面的应用前景已引起广泛关注。
量子精密测量技术通过突破标准量子极限，利用压缩态和纠缠态提升测量精度，为全球量子时钟网络和长基线望远镜等领域带来了革新。在实验系统方面，线性光学、原子系统、固态自旋、超导量子比特和腔系统等不同载体，各具特色，为量子信息技术的物理实现提供了多样化路径。
量子互联网作为连接量子节点的网络，旨在实现量子通信和计算等经典互联网无法实现的应用。尽管目前仍处于初期阶段，硬件和软件均不成熟，但美国DARPA、欧洲SECOQC以及中国的量子城域网和“墨子号”天地网等项目已取得初步成果。量子中继技术是量子互联网发展的关键，通过“分而治之”的策略解决远距离量子信号衰减问题，目前已有多种中继方案被提出。
在量子互联网协议栈方面，不同研究团队提出了差异化的方案，以适应不同的发展阶段和应用需求。量子分组交换技术则突破了经典分组交换的思路，通过经典-量子混合帧和经典帧辅助混合方案，实现了量子信号的分组交换和端到端纠缠分发。
针对初期量子设备少、资源有限的场景，白皮书提出了集中式调控方案，通过主体网络和用户网络的布局，以及用户、用户端量子路由器和主体网络路由器/中继器等节点类型的划分，实现了全网集中式的调控模式。该方案支持本地请求和远程请求的处理流程，为初期量子互联网的运行提供了有效保障。
白皮书还以量子密钥分发和分布式量子计算为例，展示了端到端的量子应用流程。量子密钥分发通过构建逻辑纠缠信道和经典帧辅助分组交换，实现了端到端的纠缠分发和安全密钥的生成。分布式量子计算则通过量子互联网实现非局域CNOT门，将分散的量子处理器连接成大系统，突破了单芯片比特数的限制。
在量子算网协同方面，白皮书探讨了量子云计算、量子-超算融合和分布式量子计算等混合业态的发展趋势，以及资源抽象建模、业务建模和调度框架等基础理论与研究方向。这些研究为量子算网协同的实现提供了理论基础和技术支撑。
白皮书还指出了当前量子互联网发展的核心瓶颈，包括实用化量子中继和数据交换技术的突破，以及如何通过复用经典互联网基础设施降低成本。这些挑战和机遇为量子互联网的未来发展指明了方向。
随着量子信息技术的不断发展和量子互联网的逐步构建，我们有理由相信，量子通信和计算将在未来发挥越来越重要的作用，为人类社会带来前所未有的变革。
