2023年将发射第一颗FQS卫星，2030年预计量子网络即将商用？

量子网络是一类遵循量子力学规律进行高速数学和逻辑运算、存储及处理量子信息的物理装置。当某个装置处理和计算的是量子信息，运行的是量子算法时，它就是量子网络。量子网络的概念源于对可逆计算机的研究。研究可逆计算机的目的是为了解决计算机中的能耗问题。

20世纪60年代至70年代，人们发现能耗会导致计算机中的芯片发热，极大地影响了芯片的集成度，从而限制了计算机的运行速度。研究发现，能耗来源于计算过程中的不可逆操作。

那么，是否计算过程必须要用不可逆操作才能完成呢?问题的答案是：所有经典计算机都可以找到一种对应的可逆计算机，而且不影响运算能力。既然计算机中的每一步操作都可以改造为可逆操作，那么在量子力学中，它就可以用一个幺正变换来表示。早期量子网络，实际上是用量子力学语言描述的经典计算机，并没有用到量子力学的本质特性，如量子态的叠加性和相干性。

在经典计算机中，基本信息单位为比特，运算对象是各种比特序列。与此类似，在量子网络中，基本信息单位是量子比特，运算对象是量子比特序列。所不同的是，量子比特序列不但可以处于各种正交态的叠加态上，而且还可以处于纠缠态上。

这些特殊的量子态，不仅提供了量子并行计算的可能，而且还将带来许多奇妙的性质。与经典计算机不同，量子网络可以做任意的幺正变换，在得到输出态后，进行测量得出计算结果。因此，量子计算对经典计算作了极大的扩充，在数学形式上，经典计算可看作是一类特殊的量子计算。量子网络对每一个叠加分量进行变换，所有这些变换同时完成，并按一定的概率幅叠加起来，给出结果，这种计算称作量子并行计算。除了进行并行计算外，量子网络的另一重要用途是模拟量子系统，这项工作是经典计算机无法胜任的。

在日前的乌镇互联网大会上，中国互联网络信息中心主任曾宇预测2030年人类进入空天一体化时代，量子网络将会商用，价值超过千亿。

上海证券报报道，中国互联网络信息中心主任曾宇在世界互联网大会乌镇峰会数字经济分论坛上表示，在量子网络、6G以及卫星互联网推动下，人类将进入空天地一体化发展时代。

预计到2030年，全球量子网络将实现商用，市场规模达到150亿美元以上，将颠覆现有的底层应用相关标准协议。

在卫星互联网方面，国际电信联盟(ITU)Network 2030焦点组已经把卫星接入作为未来网络的主要特征。

同时，在中国、美国、欧盟等国家和地区的技术人员努力下，6G正在推动万物智联的发展。

10月底，研究机构Market Research Future(MRFR)发布了《6G市场研究分析报告》，显示全球有近50%的6G专利申请来自中国，其余来自其他国家/地区。

MRFR预计，到2040年底，全球6G市场将价值3400亿美元。该报告进一步预测，6G市场将在2030年到2040年之间以超过58%的年复合增长率蓬勃发展。

2019年全球首份6G白皮书《6G无线智能无处不在的关键驱动与研究挑战》发布。白皮书中指出，6G的大多数性能指标相比5G将提升10到100倍。在6G时代，1秒下载10部同类型高清视频成为可能。

量子科技是新一轮科技革命和产业变革的前沿领域。其中，实用化走在最前列的量子通信技术，对于保障关键领域信息安全有着重大价值和应用前景。我国量子通信技术已经处于世界领先水平，产业化目前也已经初具规模。

据量子科技第一股“国盾量子”(688027)公开资料显示，我国已陆续建设了覆盖京津冀、长三角、粤港澳大湾区、成渝双城经济圈等国家重要战略区域，总里程超10000公里的地面光纤量子通信网络。量子卫星方面，我国先后发射了世界首颗量子科学实验卫星“墨子号”、世界首颗量子微纳卫星“济南一号”，并在北京、重庆、广州、济南等地部署了由国盾量子研发生产的小型化量子卫星地面站，实现与上述卫星的对接。基于不断织密的量子通信网络，量子安全技术已服务于政务、金融、电力等行业，并不断贴近民用领域。

在中国量子通信网络快速扩展的同时，美国、欧盟、日本、韩国、俄罗斯等同样在大力投入。例如，欧盟全部27个成员国正在共同建设EuroQCI——覆盖整个欧盟的安全量子通信基础设施;俄罗斯正在推动建设总长度至少为7000公里的量子通信网络;美国、英国、日本、加拿大、意大利、比利时和奥地利7国在G7峰会上宣布将联合开发一个基于卫星的加密网络——“联邦量子系统”(FQS)，利用量子技术的突破来防范日益复杂的网络攻击等，并计划于2023年发射第一颗FQS卫星。

诺贝尔奖得主安东·塞林格曾表示，量子网络已经不是面向未来的技术了。人类用网络来交换信息，而量子通信网络可以保证通信的安全性。这在很多对安全性要求高的通信中都非常有价值。随着技术的进步和使用价格的下降，量子通信网络不仅军事价值高，商业前景同样巨大。

量子存储器用于储存光子的纠缠态，作为不同链路内纠缠建立以及纠缠交换过程的同步装置，它是量子中继器能够实现纠缠分发加速的关键。我国已利用墨子号卫星实现了长达1200公里的远程纠缠分发，但尚未引入量子存储器。

日前，有媒体报道了国外学者把一个量子比特的信息存储在晶体内并保存长达20毫秒的消息，为远距离量子网络开发奠定了重要的基础。

就如传统的电子计算机一样，未来的量子信息技术的发展，同样绕不开信息的存储和读取。那么，这个至关重要的量子存储器究竟是如何存储量子信息的?量子信息的存储又难在哪里呢?

比经典存储器更重要

存储器的功能就是把信息存储起来，直到需要用到的时候再读出。信息的存储是人类文明传递的重要手段，也是现代信息技术的一个核心环节。伴随着人类历史的发展，信息存储的介质也在不断变化。

人类的大脑是信息存储的最早介质，它使得人类能够持续生存与进化。从语言到文字是人类文明进步的一个转折点，这一变化使得信息可以脱离人本身，以文字等形式保存并传递下去。人们先后使用过石头雕刻、绳子打结、书本、磁盘、光盘等形式的存储器。

现代数字信息处理基于二进制计算机，所以经典的存储器都是存储比特的，即存储两种经典状态之一：0或者1。大量比特的组合构成我们所需要的各类信息。经典存储器包括电脑、手机内存、硬盘以及便携式U盘等。

由经典信息走向量子信息的时代，量子存储器是必不可少的基础器件。对比经典存储器，量子存储器可以存储量子状态。