2025量子互联网展望：探索算网协同新架构的白皮书深度解读
近日，一份深入探讨量子互联网与算网协同体系架构的白皮书引起了广泛关注。这份名为《2025量子互联网与算网协同体系架构白皮书》的报告，由紫金山实验室等机构联合编写，内容详尽，共94页。
报告首先为读者打下了量子信息技术的基础框架，从量子力学的基本概念讲起，如叠加态、纠缠态和量子测量等。随后，报告介绍了量子信息技术的三大典型应用领域：量子通信、量子计算和量子精密测量。在量子通信方面，报告详细阐述了量子密钥分发（QKD）、量子隐形传态和量子安全直接通信（QSDC）等技术；在量子计算领域，报告不仅回顾了量子计算的发展历程，还介绍了现有的物理平台，如超导和离子阱，以及关键的量子算法，如Shor和Grover算法；至于量子精密测量，报告则强调了其突破标准量子极限的能力，以及在量子时钟网络和长基线望远镜等方面的应用。
接着，报告深入探讨了量子互联网的架构。指出量子互联网的发展将经历多个阶段，包括可信中继、准备和测量等。目前，多个国家已经在部署可信中继网络，而量子中继也已经发展到了第四代。报告还详细解析了量子互联网的协议栈，包括Van Meter五层和Wehner五层等多种方案，并介绍了分组交换技术，该技术可实现单光子与纠缠网络的数据传输。报告还设计了一种初期少资源的量子互联网运行模式，该模式分为用户与主体网络，节点包括用户、路由器等类型，采用集中式调控，请求分为本地与远程处理。
在应用层面，报告以BBM92-QKD和分布式量子计算为例，展示了应用协议的运行过程。这一过程需要先建立端到端的纠缠信道，然后再执行协议。报告还指出，量子应用对保真度和延迟等有特殊要求，因此需要算网协同。
最后，报告聚焦于量子算网协同，分析了量子云计算、量子-超算融合和分布式量子计算这三大协同化趋势。报告指出，由于量子应用的特殊性，需要算网协同来满足其需求。同时，报告还探讨了资源抽象与建模、量子业务建模、调度框架建模等三大研究方向。尽管量子互联网目前仍处于初期阶段，但报告认为，未来在突破量子中继、纠错码等技术后，结合经典基础设施，量子互联网有望催生算网协同的新业态。