在當(dāng)今數(shù)字化時(shí)代，互聯(lián)網(wǎng)已成為人們生活中不可或缺的一部分，轉(zhuǎn)賬、聊天、文件傳輸?shù)然顒?dòng)每天都在大量進(jìn)行。然而，很多人可能沒有意識(shí)到，目前互聯(lián)網(wǎng)的加密并非絕對(duì)安全。傳統(tǒng)密碼體系在理論上存在被破解的可能，只要有足夠強(qiáng)的算力和足夠長的時(shí)間。因此，全球科技界一直在探討一個(gè)問題：是否存在一種從原理上就無法被竊聽的通信方式？答案指向了量子通信。

量子通信的核心原理是利用量子糾纏和量子測量特性來生成密鑰。與傳統(tǒng)通信方式不同，一旦有人試圖竊聽量子信號(hào)，系統(tǒng)會(huì)立即察覺。這使得量子通信理論上能夠?qū)崿F(xiàn)無法被復(fù)制、無法被監(jiān)聽的通信，被視為未來信息安全的重要方向。但自上世紀(jì)80年代量子密鑰分發(fā)實(shí)驗(yàn)出現(xiàn)以來，全球科研人員一直面臨一個(gè)難題：量子信號(hào)傳輸距離有限。普通通信信號(hào)衰減后可通過放大器增強(qiáng)，但量子信號(hào)受“不可克隆定理”限制，無法被復(fù)制，一旦嘗試放大就會(huì)破壞原有信息。在光纖中傳輸時(shí)，量子信號(hào)通常幾十公里就會(huì)衰減到無法使用的程度，這對(duì)于構(gòu)建全球通信網(wǎng)絡(luò)來說遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。

回顧量子通信的發(fā)展歷程，歐美國家起步較早。1989年，IBM實(shí)驗(yàn)室實(shí)現(xiàn)了首個(gè)量子密鑰分發(fā)實(shí)驗(yàn)，盡管當(dāng)時(shí)傳輸距離僅幾十厘米，但標(biāo)志著量子通信正式進(jìn)入實(shí)驗(yàn)階段。當(dāng)時(shí)中國在量子通信領(lǐng)域基礎(chǔ)薄弱，缺乏成熟的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)和系統(tǒng)化的研究團(tuán)隊(duì)。直到2001年，中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)組建量子實(shí)驗(yàn)室，潘建偉團(tuán)隊(duì)開始系統(tǒng)推進(jìn)量子通信研究，這一舉措被視為中國量子科技發(fā)展的重要起點(diǎn)。此后十多年，中國量子研究進(jìn)入加速階段。

2016年，中國發(fā)射了世界首顆量子科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星“墨子號(hào)”，其任務(wù)是驗(yàn)證量子通信在太空環(huán)境中的可行性。實(shí)驗(yàn)結(jié)果令人矚目，科研人員成功實(shí)現(xiàn)了千公里級(jí)星地量子密鑰分發(fā)，使量子通信突破地面光纖限制，進(jìn)入空間通信領(lǐng)域。隨后，中國完成京滬量子通信干線工程，這條連接北京和上海、全長超過1200公里的線路，是全球規(guī)模最大的量子保密通信網(wǎng)絡(luò)之一。通過衛(wèi)星和地面光纖結(jié)合，中國初步建立了天地一體化量子通信體系。然而，量子網(wǎng)絡(luò)難以擴(kuò)展的核心問題仍未完全解決。

如果把通信網(wǎng)絡(luò)比作高速公路，量子信號(hào)就像跑不了太遠(yuǎn)的汽車，設(shè)置“接力站”是解決辦法。在量子通信中，“接力站”即量子中繼器，其作用是在中間節(jié)點(diǎn)保存量子信息并重新建立糾纏，從而延長通信距離。其中，量子存儲(chǔ)是實(shí)現(xiàn)量子中繼器的關(guān)鍵技術(shù)之一，若存儲(chǔ)時(shí)間太短，信息會(huì)在完成下一次糾纏前消失，全球科研團(tuán)隊(duì)為此研究了幾十年。

2026年初，中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)潘建偉團(tuán)隊(duì)取得重大突破，發(fā)布全球首個(gè)可擴(kuò)展量子網(wǎng)絡(luò)中繼模塊。該成果解決了兩個(gè)核心問題：一是量子存儲(chǔ)時(shí)間，科研人員通過囚禁離子量子存儲(chǔ)技術(shù)，將量子糾纏壽命提升至550毫秒，超過建立糾纏所需的關(guān)鍵時(shí)間窗口；二是安全傳輸距離，團(tuán)隊(duì)實(shí)現(xiàn)了器件無關(guān)量子密鑰分發(fā)100公里突破。“器件無關(guān)”意味著通信安全不依賴設(shè)備本身的可靠性，即使設(shè)備存在漏洞也不影響密鑰安全，此前這種技術(shù)的傳輸距離通常僅幾公里。這一成果被認(rèn)為是量子網(wǎng)絡(luò)實(shí)用化的重要一步，相關(guān)研究成果分別發(fā)表在《自然》和《科學(xué)》期刊上。

量子通信并非要替代普通互聯(lián)網(wǎng)，而是更像一種超級(jí)安全網(wǎng)絡(luò)層。未來，它可能優(yōu)先應(yīng)用于對(duì)安全要求極高的領(lǐng)域，如金融系統(tǒng)、政務(wù)通信、國防安全、關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施等。隨著技術(shù)成本降低，也可能逐漸進(jìn)入商業(yè)領(lǐng)域，如銀行跨境支付、數(shù)據(jù)中心互聯(lián)等。目前，一些國家已將量子網(wǎng)絡(luò)寫入國家科技戰(zhàn)略，美國、歐盟、日本等經(jīng)濟(jì)體都在加大量子科技投入，量子網(wǎng)絡(luò)不僅是科學(xué)問題，也是未來信息安全的重要競爭領(lǐng)域。

盡管取得不少突破，但量子網(wǎng)絡(luò)仍處于發(fā)展階段，全球量子通信網(wǎng)絡(luò)規(guī)模有限，建設(shè)成本、設(shè)備穩(wěn)定性以及標(biāo)準(zhǔn)體系等方面還需進(jìn)一步完善。不過，隨著技術(shù)不斷成熟，量子網(wǎng)絡(luò)正從實(shí)驗(yàn)室走向?qū)嶋H應(yīng)用。從“墨子號(hào)”衛(wèi)星到京滬干線，再到量子中繼模塊的出現(xiàn)，量子通信的發(fā)展路徑愈發(fā)清晰。未來的通信體系很可能是多層結(jié)構(gòu)，普通互聯(lián)網(wǎng)負(fù)責(zé)日常通信，量子網(wǎng)絡(luò)提供最高級(jí)別的安全保障。