量子互联网需要哪些关键技术?

量子互联网远景需要量子通信、量子精密测量、量子计算等领域全方位的突破,鉴于一些国家已经开始构建初级的量子保密通信网络,要从这个领域切入实现突破,最关键的还是解决上文提到的“距离”问题。
一方面,要用量子中继器来取代人工保障的中继站,利用量子纠缠来实现量子态的远距离传送。
简单来说,处于纠缠态的两个量子不论相距多远都存在一种关联,其中一个量子状态发生改变(比如人们对其进行测量),另一个的状态会瞬时发生相应改变,仿佛“心灵感应”。
假设信息的接收方和发送方各有一个光子,他们再各自派出一个与之纠缠的光子作为“中介”,让两个“中介”光子在中继站点纠缠起来,那么两者手中留下的光子也会形成纠缠关系。
这过程中,还需要解决量子储存、量子纠缠操作等复杂问题,与量子计算息息相关。可以说,量子中继器研究会助推量子计算的发展。
另一方面,高轨道的卫星可以作为天基中继站点,覆盖超长距离的量子网络。2017年,潘建伟团队利用世界首颗量子通信实验卫星“墨子号”,成功将一对纠缠光子分发到距离1200千米的两个站点。
而据WIRED网站报道,NASA计划在2020年代中后期建立欧洲和北美之间的天基量子链路,可能先利用现成的国际空间站进行演示,实现精准时间的纠缠光子分发。